Для АПЛ проекта 705 создавались новые боевые и технические средства на основе последних достижений науки и техники 60-х годов, имеющие существенно улучшенные массогабаритные характеристики. Для того чтобы уложиться в рамки технического задания, требовалось сократить экипаж АПЛ до уровня, приблизительно соответствующего экипажу стратегических бомбардировщиков 40—50-х годов. В результате было принято революционное для своего времени решение о создании для АПЛ комплексной автоматизированной системы управления. В ЦКБ при заводе им. Кулакова (ныне — ЦНИИ «Гранит») для корабля была создана уникальная боевая информационно-управляющая система (БИУС) «Аккорд», позволившая сосредоточить все управление АПЛ на центральном посту.

В ходе проектирования число отсеков прочного корпуса было увеличено с трех до шести, в полтора раза возросло водоизмещение. Менялась численность экипажа корабля.

Первоначально предполагалось, что она составит 16 человек, однако в дальнейшем, по требованиям ВМФ, экипаж довели до 29 человек (25 офицеров и четыре мичмана).

Уменьшение экипажа обусловило и более жесткие требования по надежности оборудования. Ставилась задача устранения необходимости его обслуживания в течение всего плавания.

Тщательная отработка гидродинамических обводов корпуса лодки велась учеными московского филиала ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского под руководством К.К. Федяевского. Принимался ряд мер по снижению физических полей корабля, а также повышению его взрывостойкости за счет новых конструкционных решений и более эффективной амортизации.

Было решено применить электрооборудование на переменном токе с частой 400 Гц (по сравнению с 50 Гц на отечественных АПЛ других проектов), что обеспечивало резкое улучшение весогабаритных параметров оборудования.

Строительство опытной подводной лодки проекта 705 (К-64) с атомной энергетической установкой ОК-550, которая должна была стать прототипом большой серии противолодочных атомоходов, было начато в эллинге Ленинградского адмиралтейского объединения 2 июня 1968 г. 22 апреля 1969 г. корабль был спущен на воду В конце 1971 года он прибыл на базу в Западную Лицу и 31 декабря вступил в строй Северного флота, войдя в состав 1-й флотилии 3-й дивизии ПЛ.

Первым командиром уникального атомохода стал капитан 1 ранга А.С. Пушкин.

Однако лодку преследовали неудачи. В период швартовых испытаний вышла из строя одна из автономных петель первого контура. В начальный период эксплуатации вышла из строя вторая петля. Было выявлено и растрескивание сварного титанового корпуса.

Тем не менее, в 1972 году была сдана курсовая задача №1. При подготовке к выходу в море для отработки курсовой задачи №2 начался процесс затвердевания теплоносителя первого контура. Все меры по предотвращению аварии оказались безрезультатными. В конечном итоге теплоноситель полностью застыл и реактор был заглушён.

19 августа 1974 г. К-64 была выведена из боевого состава. Ранее, в 1972 году было решение о приостановке дальнейших работ по заложенным лодкам 705-го проекта до выяснения и устранения причин выхода из строя первого контура реактора.

Неудача с головным кораблем на длительное время задержала ход реализации программы, однако не привела к ее прекращению. В Северодвинске и Ленинграде начались работы по строительству серии из семи усовершенствованных лодок проекта 705К (шифр «Лира»):

Последний, седьмой корабль в серии, был разобран на стапеле. В отличие от проекта 705, где была установлена паропроизводящая установка ОК-550, на пр. 705К была применена ППУ БМ-40А.

АПЛ проекта 705 и 705К предназначались для уничтожения подводных лодок противника при выходе их из баз, на переходе морем, а также на позициях предполагаемого использования оружия против береговых объектов. Они могли привлекаться и для борьбы с надводными кораблями, а также транспортами во всех районах мирового океана, включая Арктику.

Подводная лодка проекта 705 (705К)—двухкорпусная, одновальная. Корпус, изготовленный из титанового сплава, по всей длине представлял собой тело вращения. Ограждение рубки — «лимузинного» типа (его обводы, плавно сопрягающиеся с обводами корпуса корабля, были отработаны гидродинамиками ЦАГИ). Прочный корпус разделялся поперечными переборками на шесть водонепроницаемых отсеков. 3-й отсек, где расположен главный командный пункт и служебно-бытовые помещения, ограничивался сферическими переборками, рассчитанными на полное забортное давление.

Лодка (впервые в мире) была оснащена всплывающей рубкой, предназначенной для спасения одновременно всего экипажа при всплытии с глубины вплоть до предельной, при больших величинах крена и дифферента.

Паропроизводящая установка БМ-40А (150.000 кВт) — однореакторного типа. В качестве теплоносителя первого контура был использован эвтектический сплав свинец-висмут. Паротурбинная установка ОК-7К — одновальная, блочной конструкции.

На лодке было установлено два вспомогательных движительных комплекса (2 х 100 кВт), размещенных в герметических гондолах в горизонтальных стабилизаторах и снабженных гребными винтами с поворотными лопастями.

Имелось два синхронных генератора переменного трехфазного тока (2 х 1500 кВт, 400 в, 400 Гц). Каждый генератор обеспечивает энергией все потребители своего борта. Установлена вспомогательная дизель-генераторная установка (500 кВт, 300 В) и аварийная аккумуляторная батарея из 112 элементов.

Управление подводной лодкой, ее боевыми и техническими средствами осуществлялось из главного командного  пункта. Комплексная автоматизация обеспечивала решение задач применения оружия, сбора и обработки тактической информации, боевого маневрирования, воспроизведение внешней обстановки, кораблевождения, автоматического и дистанционного управления техническими средствами и движением.

Несение постоянных вахт у отдельных механизмов и устройств не было предусмотрено; по готовности №1 и №2 производился лишь периодический обход необслуживаемых отсеков вахтенными. Боевая смена в реальной обстановке ограничена восемью членами экипажа.

АПЛ проекта 705К