1955年8月25日，根据苏联部长会议第1601-892号决议，第586试验设计局开始在苏联科学院院士扬格利的领导下开始为海军设计Д-3型导弹系统和Р-15型弹道导弹。该导弹的技术设计于1956年9月完成，其控制系统由第626特种设计局（СКБ-626，后改为第592科学研究所）的首席设计师谢米哈托夫设计，导弹发射装置由第2设计局的比里尔领导设计，液体燃料火箭发动机则由第3设计局的设计师谢夫鲁克负责。

从639型改进起步

在此前不久的8月17日，第143特种设计局就已经决定为正在设计的639型弹道导弹核潜艇配备Д-3导弹系统以及Р-15型导弹。与之前的629/658型弹道导弹潜艇一样，3座高17米、直径达3米的СМ-74型导弹发射筒被置于潜艇的巨大围壳之中。导弹可直接从发射筒中进行发射，而无需像Р-13导弹那样要预先从导弹筒中提升到顶盖位置。

在俄方资料中，639型弹道导弹核潜艇被认是苏联最早出现的第二代弹道导弹核潜艇，日后得以大量推广应用的АК-29型高强度钢、三相交流电制、加大耐压艇体直径等新材料新技术都是在研制639型核潜艇时提出的。这型潜艇由第143特种设计局的富尼科夫担任总设计师，海军监督员为谢尔盖耶夫和哈比耶夫。其排水量为6000吨左右，双壳体结构，艇上装有4具533毫米鱼雷发射管和4具400毫米鱼雷发射管（艏艉各2具）。动力方面，639型在设计之初考虑过使用“液压机”试验设计局研制的液态金属冷却反应堆，但后来还是决定继续沿用相对可靠的2座压水反应堆和2台蒸汽轮机的双轴推进方案。……