西方國家的潛艇專家把前蘇聯／俄羅斯研製的核潛艇劃分為四代。第一代核潛艇的典型代表是N級（627A型）和645型攻擊型核潛艇、H級（658型）彈道飛彈核潛艇以及E—I級（659型）巡航飛彈核潛艇和E—II級（675型）巡航飛彈核潛艇。
在研製第一代核潛艇的這段期間里，前蘇聯海軍的重點是放在提高核潛艇的戰鬥能力方面，同時在第一代核潛艇上採用高強度耐壓艇體材料、新的耐壓結構、大功率的動力裝置以及加強減震降噪措施以便改善潛艇的安靜性。
前蘇聯第二代核潛艇的典型代表是V級潛艇（671型）和「阿爾法」級（705型）攻擊型核潛艇、C級（670型）巡航飛彈核潛艇、Y級（667型）彈道飛彈核潛艇以及D—I級（667B型）、D—II級（667BD型）、D—II級（667BDR型）彈道飛彈核潛艇。
在第二代核潛艇的研製過程中，前蘇聯海軍特別重視核潛艇的安靜性和作戰支援系統的改善和提高。前蘇聯第二代核潛艇突破了傳統的潛艇設計觀念，並且已經成為真正具有威懾作戰能力的現代化潛艇。
前蘇聯第三代核潛艇的典型代表是「阿庫拉」級（971型）和「塞拉」級（945型）多用途攻擊型核潛艇、「麥克」級（685型）試驗性多用途大深度攻擊型核潛艇、「颱風」級（941型）彈道飛彈核潛艇以及「奧斯卡」級（949型）巡航飛彈核潛艇。
在這一階段中，前蘇聯海軍大幅度地改進了潛艇作戰支援系統，提高了反應堆功率，增加了潛艇的作戰生存能力，改善了潛艇艇體強度。
前蘇聯的解體對核潛艇的研製工作產生了很大的衝擊和不良影響，大大地推遲了第四代核潛艇的研製進度。俄羅斯正在建造的第四代核潛艇的基本特點是具有多用途、高速、大深度航行、全自動化以及排水量較小等，「北風之神」級彈道飛彈核潛艇、「亞森」級）攻擊型核潛艇，是前蘇聯／俄羅斯海軍第四代核潛艇的典型代表。
前蘇聯早在第二次世界大戰爆發之前的1932年便已經開始了核能方面的研究。1939～1940年，前蘇聯科學院加強了對鈾金屬以及核裂變方面的研究。1941年6月，德國納粹入侵前蘇聯，前蘇聯在核能方面的研究工作受到了很大的影響。第二次世界大戰結束之後，前蘇聯加速恢復開展對核能的研究。1946年12月25日，前蘇聯的第一座核反應堆F—I堆開始啟動運行。
1952年，佩列古多夫被任命為前蘇聯第一艘核潛艇的總設計師，前蘇聯核潛艇的建造工作於20世紀50年代中期正式開始。前蘇聯的第一批攻擊型核潛艇的項目代號是672型潛艇，而美國和北約組織對前蘇聯第一批核潛艇的命名是「十一月」級（N級）核潛艇。「十一月」級（N級）核潛艇的首制艇於1958年完工，它比美國海軍的第一艘核潛艇「鸚鵡螺」號的完工時間遲了大約4年。前蘇聯海軍的第一艘核潛艇經歷了一系列的試驗，並且取得了圓滿成功。
美國於第二次世界大戰之後研製核潛艇的過程中，首先建造了具有試驗性質的兩艘魚雷攻擊型核潛艇—「鸚鵡螺」號和「海狼」號。然後，在這兩艘試驗性潛艇的基礎上逐漸研製各種型號的核潛艇。但是前蘇聯卻在研製核潛艇方面採取了與美國不同的發展途徑。
前蘇聯是同時研製3種不同類別的核潛艇，牠們是N級（「十一月」級）魚雷攻擊型核潛艇，H級彈道飛彈核潛艇以及E級巡航飛彈核潛艇。這3種型號的前蘇聯核潛艇所具有的共同設計特點是牠們都裝備了2座反應堆。
N級攻擊型核潛艇上裝備的核反應堆是壓水堆，其功率為35000馬力，而美國海軍的第一艘核潛艇「鸚鵡螺」號上反應堆的功率為15000馬力，美國第一批成批建造的SSN—578「鰩魚」級攻擊型核潛艇上的壓水堆的功率僅僅為7500馬力。前蘇聯的N級核潛艇的艇型有一個十分顯著的特點—該級潛艇採用了介於常規動力潛艇艇型和水滴型艇型之間的特殊艇型。N級核潛艇裝備有2座核反應堆，裝備24枚魚雷，其水下排水量為5300噸。
前蘇聯海軍第一代核潛艇存在的突出問題是核動力推進裝置的故障率很高。其次，前蘇聯第一代核潛艇的蒸汽發生器的無故障工作壽命非常短，僅有800個小時左右。除此之外，艇上各種設備的可靠性過低也導致了前蘇聯核潛艇事故頻發。另外，前蘇聯海軍的N級和其他同期建造的核潛艇，其噪聲比美國的核潛艇要高得多。
作為前蘇聯海軍第一代核潛艇的E級巡航飛彈核潛艇，其建造時間比N級攻擊型核潛艇稍遲一些。E—I級核潛艇裝備3組6個SS—N—3型「沙道克」巡航飛彈發射簡，這些發射筒位於輕外殼與耐壓艇體之間的舷側部位。不過，E—I級巡航飛彈核潛艇必須在處於水面狀態時才能發射巡航飛彈。
最初，E—I級巡航飛彈核潛艇上攜帶的巡航飛彈是攻擊陸地目標用的「沙道克」型飛彈，擔負著前蘇聯海軍戰略攻擊的使命。但是當第一批E—I級巡航飛彈核潛艇於1960年完工並在前蘇聯海軍服役時，前蘇聯海軍不再擔任戰略攻擊的角色，因此，E—I級巡航飛彈核潛艇的建造計畫被大大削減，僅僅建造了5艘。
E—I級的5艘巡航飛彈核潛艇建成服役之後，前蘇聯開始繼續建造排水量比E—I級稍大一些的E—II級巡航飛彈核潛艇。E—II級巡航飛彈核潛艇上裝有8個巡航飛彈發射筒。在E—II級巡航飛彈核潛艇上，8個飛彈發射筒被分為4組布置在該型潛艇的兩舷，每舷兩組。不過，E—II級巡航飛彈核潛艇仍然需要上浮到水面上才能發射「沙道克」型巡航飛彈。E—II級巡航飛彈核潛艇的主要攻擊目標是西方國家的航空母艦編隊以及其他大型水面艦艇編隊。
E—II級巡航飛彈核潛艇裝備的反艦型「沙道克」巡航飛彈可攜帶一個核彈頭或者質量為1000千克的大型常規裝藥彈頭。1962年，E—II級巡航飛彈核潛艇的首制艇建成服役。到1968年為止，前蘇聯海軍在6年的時間裡總共建造了29艘E—II級巡航飛彈核潛艇。
當G級常規動力的彈道飛彈潛艇服役的時候，前蘇聯海軍開始建造裝備3枚SS—N—4型飛彈的H級彈道飛彈核潛艇。前蘇聯海軍於1959～1962年間建造了8艘H級彈道飛彈核潛艇之後，其建造計畫便中途停止。1962～1967年，前蘇聯對H級核潛艇進行了改裝，使其可以裝備能夠在水下發射的SS—N—5型彈道飛彈。
美國自從1954年建成第一艘攻擊型核潛艇「鸚鵡螺」號之後，在其後5年的時間裡連續建造了7艘攻擊型核潛艇，然而，前蘇聯自從建造了第一艘攻擊型核潛艇—N級的首制艇之後，在其後的5年時間裡連續建造了31艘核潛艇，並且這31艘核潛艇之中，既有攻擊型核潛艇，還有巡航飛彈核潛艇和彈道飛彈核潛艇。
這一期間，前蘇聯不僅迅速建造核潛艇，而且在建造常規動力潛艇方面也沒有放鬆，從1959年至1963年，前蘇聯在這5年時間裡連續建造了71艘常規動力潛艇。到1961年時，前蘇聯潛艇的建造速度達到了非戰爭時期的頂峰。1961年之後，前蘇聯建造潛艇的速度逐步放慢，一直到20世紀60年代末期為止，平均每年只建造13艘潛艇。雖然，從表面數量來看，這一時期前蘇聯建造的潛艇數量有所減少，但是實際上這一時期前蘇聯建造的潛艇具有更大的排水量，並且潛艇更加先進和複雜。
當美國海軍在建成了第一艘核潛艇「鸚鵡螺」號的兩年之後，即1956年便做出決定從此之後不再建造常規動力潛艇。與美國海軍的這一決定形成鮮明對比的是，前蘇聯海軍卻在大力建造核潛艇的同時仍然一如既往地建造常規動力潛艇。西方國家的一些軍事家認為，前蘇聯之所以採取常規動力潛艇與核潛艇建造計畫同時並舉的做法，反映了當時前蘇聯製造核反應堆的能力尚有不足，如果只建造核潛艇，難以滿足前蘇聯海軍的需要，因此，只能是有的造船廠建造核潛艇，而有的造船廠則建造常規動力潛艇。
美國海軍一些潛艇專家認為，前蘇聯海軍持續不斷地設計和建造常規動力的潛艇，其主要原因是前蘇聯海軍深刻地理解到繼續利用常規動力潛艇的意義—常規動力潛艇在地中海那樣的有限海域中可以發揮出色的作用，可以形成非常有效的反潛屏障。此外，常規動力潛艇可以形成有效的移動式的水雷布設場，從事偵察，對某一特定海域進行封鎖以及執行其他方面的任務。