20世紀40年代後期，前蘇聯海軍的戰後第一代常規動力潛艇在各造船廠陸續開工建造時，便開始了戰後的第二代常規動力潛艇的設計工作。戰後第二代常規動力潛艇是R級潛艇、F級潛艇以及常規動力的G級彈道飛彈潛艇。
前蘇聯海軍打算利用R級潛艇和F級潛艇分別取代第一代的W級和Z級潛艇。與第一代的W級潛艇相比，R級潛艇有了許多改進之處，R級潛艇上裝備了比W級潛艇更為先進的主動／被動式聲吶。最初，前蘇聯曾計畫建造大量的R級潛艇，但是後來僅建造了20艘便中止了計畫，其主要原因是由於當時前蘇聯黨政最高領導人赫魯曉夫堅持認為前蘇聯海軍潛艇發展的重點應是大力發展具有遠洋航行能力的核潛艇，而R級潛艇因其續航力不大，難以有效地遏制美國的海上航空母艦編隊。
前蘇聯海軍第二代常規動力潛艇之中，占據重要地位的是F級遠洋型潛艇。F級潛艇是第一代Z級潛艇的改進型。F級潛艇續航力大，航行噪聲低，下潛深度大，在這些主要性能方面，F級潛艇遠遠地超過了Z級潛艇。前蘇聯海軍總計建造了79艘F級潛艇，這是戰後世界各國之中建造批量最大的大型常規動力潛艇。
1967年，前蘇聯完成了F級79艘常規動力潛艇的全部建造計畫，接著，又開始建造另外一種新型的常規動力潛艇—T級潛艇。T級潛艇的排水量比F級潛艇增加了1500餘噸，其水下排水量達到3900噸，水下續航力也有了大幅度提高。1972～1982年這11年期間，前蘇聯總共建造了18艘T級潛艇。
20世紀80年代初期，前蘇聯海軍開始著手建造K級潛艇，以便使其取代W級和R級潛艇。K級潛艇是前蘇聯海軍于第二次世界大戰後建造的第一批具有水滴形線型的常規動力潛艇，其排水量比F級潛艇要大一些。1986年時，前蘇聯還把一些K級潛艇出售給阿根廷、印度和波蘭等國家。
前蘇聯海軍建造的另外一個型號的戰後第二代常規動力潛艇是G級彈道飛彈潛艇，該級潛艇是世界上第一批專用的彈道飛彈潛艇。G級彈道飛彈潛艇裝備3個在艇上呈垂直狀態的飛彈發射筒。由於飛彈發射筒的長度超過了該級潛艇的耐壓艇體直徑，所以G級潛艇飛彈發射筒的大部分插在耐壓艇體里，而超過耐壓艇體發射筒的剩餘部分，則用指揮臺圍殼把它包裹起來。這樣，G級潛艇的外形特徵是其指揮臺圍殼顯得十分龐大。
前蘇聯海軍從1958年開始建造G級彈道飛彈潛艇，到1962年為止，在將近5年的時間裡總共建造了23艘G級彈道飛彈潛艇。由於當時前蘇聯海軍潛艇上裝備的彈道飛彈只能在潛艇處於水面狀態時才能進行發射，因此，這種水面狀態的發射方式嚴重地破壞了彈道飛彈潛艇的隱蔽性。為了儘快解決潛艇水下發射彈道飛彈的技術難題，前蘇聯海軍在1957年進行了彈道飛彈的水下發射試驗並獲得了成功，從而驗證了彈道飛彈水下發射的可行性。
接著，前蘇聯在很短的時間裡研製出了SS—N—5型彈道飛彈並且以此取代了最初裝備在G級潛艇上的SS—N—4型彈道飛彈。SS—N—5型彈道飛彈的最大射程為1300千米，比SS—N—4型飛彈的射程有了較大幅度的增加。
不久之後，前蘇聯又對SS—N—5型飛彈進行了改進，使其最大射程增加到1650千米，並且可以從水下進行發射。後來，SS—N—5型彈道飛彈又被裝備在核動力的H—II級彈道飛彈潛艇上。SS—N—5型彈道飛彈是世界上最早可在水下進行發射的潛基彈道飛彈。前蘇聯從水下發射第一枚SS—N—5型彈道飛彈的時間是1958年9月。當時美國可從水下發射的「北極星」—I型彈道飛彈系統正處於研製階段，直到1960年7月20日美國才從處於水下狀態的「華盛頓」號彈道飛彈核潛艇上發射了「北極星」—I型彈道飛彈。
後來陸續裝備在G—II級彈道飛彈潛艇上的SS—N—5型彈道飛彈，隨同該級潛艇在前蘇聯海軍服役了30多年的時間，直到20世紀80年代末期才逐漸退役。