前蘇聯海軍的第二代核潛艇，是從20世紀50年代的後期開始著手研製的，包括V級攻擊型核潛艇、C級巡航飛彈核潛艇以及Y級彈道飛彈核潛艇。
V級攻擊型核潛艇的使命是作為前蘇聯海軍反潛戰兵力的一個組成部分，對美國的「北極星」型彈道飛彈核潛艇實施打擊，以便減小前蘇聯本土遭受美國潛射彈道飛彈攻擊的危險性。同時，V級攻擊型核潛艇也對前蘇聯彈道飛彈核潛艇提供保衛。V級核潛艇上裝備的先進電子設備大大地提高了該級潛艇的電子對抗能力。此外，V級攻擊型核潛艇裝備的先進低頻被動式遠程搜索聲吶和先進的中頻魚雷射擊指揮聲吶、該級潛艇所具有的水下高航速以及經過降噪處理的全艇低噪水準等方面的特點，為該級核潛艇擔負的任務提供了客觀保證。
C級巡航飛彈核潛艇與以前的E級和J級潛艇在設計思想方面有著比較大的區別。E級和J級巡航飛彈潛艇裝備的巡航飛彈是射程比較大的SS—N—3型「沙道克」型巡航飛彈，這種「沙道克」型巡航飛彈最初用於攻擊陸上目標，後來又改為反航母作戰編隊之用。
C級巡航飛彈核潛艇的作用是攻擊敵人的水面艦艇，該級潛艇上裝備的8枚SS—N—7型反艦巡航飛彈是前蘇聯研製的第一批可從水下狀態發射的巡航飛彈，其射程僅為65千米。儘管SS—N—7型巡航飛彈的射程較小，但是當C級潛艇在發射SS—N—7型巡航飛彈之後，飛彈可利用雷達尋的或主動式雷達導引的方式去搜尋目標。裝備SS—N—7型巡航飛彈的C級核潛艇，可以在水下隱蔽地發射這種飛彈，既可以進行單枚飛彈的發射，也可以進行飛彈齊射。
1967～1973年期間，前蘇聯總共建造了11艘C—I級巡航飛彈核潛艇。然後前蘇聯海軍對C—I級巡航飛彈核潛艇進行了改進設計，並建成了C—II級巡航飛彈核潛艇。C—II級巡航飛彈核潛艇比C—I級巡航飛彈核潛艇稍大一些，其水下排水量為5400噸，可裝備8枚射程為111千米的SS—N—9型巡航飛彈。1973～1982年期間，前蘇聯海軍總共建造了6艘C—II級巡航飛彈核潛艇。
古巴飛彈危機之後，前蘇聯的軍事發展規畫開始加速執行，海軍武備的發展成為重中之重。在這樣的形勢下，前蘇聯海軍的彈道飛彈核潛艇的研製計畫便重新得到恢復。前蘇聯海軍在借鑑和參考了美國海軍的「北極星」型彈道飛彈核潛艇技術的基礎上，很快地完成了Y級彈道飛彈核潛艇的設計。Y級彈道飛彈的首制艇「列寧主義者」號於1966年下水，1967年5月30日正式服役，1968年該艇開始了正式的作戰巡邏活動。
從排水量和主尺度方面來說，Y級彈道飛彈核潛艇比美國的「北極星」型彈道飛彈核潛艇稍大一些。Y級彈道飛彈核潛艇裝備16枚潛射彈道飛彈，彈頭尺寸要比美國「北極星」型彈道飛彈彈頭大一些。Y級核潛艇上的SS—N—6型飛彈的核彈頭當量與美國的「北極星」型彈道飛彈的核彈頭爆炸當量基本相同，均為100萬噸級。
自從Y級彈道飛彈核潛艇服役之後，前蘇聯海軍在彈道飛彈核潛艇的研製和建造方面投入了更大的努力。1967～1974年期間，前蘇聯總共建造了34艘Y級彈道飛彈核潛艇。到1974年6月份時，前蘇聯擁有的潛射彈道飛彈的數量便已經超過了美國。當Y級彈道飛彈核潛艇的最後一艘潛艇尚未竣工時，前蘇聯便在Y級彈道飛彈核潛艇的基礎上開始建造D—I級彈道飛彈核潛艇。
D—I級彈道飛彈核潛艇雖然只裝備了12枚SS—N—8型潛射彈道飛彈，然而該型飛彈的射程卻可達到7800千米。1973～1977年期間，前蘇聯總共建造了18艘D—I級彈道飛彈核潛艇。
1977年完成了D—I級彈道飛彈核潛艇的建造之後，前蘇聯又開始建造4艘D—II級彈道飛彈核潛艇。D—II級彈道飛彈核潛艇可攜帶16枚SS—N—18型潛射彈道飛彈。接著，前蘇聯又建造了14艘D一II級彈道飛彈核潛艇。D—II級彈道飛彈核潛艇裝備16枚經過改進的SS—N—18型潛射彈道飛彈。
SS—N—18型潛射彈道飛彈的最大射程為6500千米，每枚SS—N—18型潛射彈道飛彈帶有3個多彈頭分導重返大氣層運載工具，可以攻擊位於不同位置的3個目標。由於SS—N—18型潛射彈道飛彈已經裝艇服役，因而使得前蘇聯的彈道飛彈核潛艇僅在本國領海範圍內便可打擊美國領土的重要戰略目標。前蘇聯彈道飛彈核潛艇上裝備的這種遠程潛射彈道飛彈，使得前蘇聯的核潛艇無需遠涉重洋地去執行作戰巡邏，只要在本國領海附近或領海內，便可對美國的全國範圍形成巨大的核威懾。這樣，美國和它的北約盟國在挪威海和格陵蘭一冰島一英國一線海域投入巨額經費所設立的反潛防潛屏障基本上失掉了其預期的作用。
1972年，美國和前蘇聯舉行了第一階段的限制戰略武器會談，會談的結果是允許美國最多可以擁有44艘現代化的彈道飛彈核潛艇，前蘇聯可以擁有62艘彈道飛彈核潛艇和950枚飛彈。但是，前蘇聯為了達到950枚飛彈的擁有量，必須要拆除240枚舊式的陸基洲際飛彈。
1971～1972年期間，前蘇聯海軍的P級和「阿爾法」級核潛艇建成服役。P級核潛艇是前蘇聯海軍水下航速最高的核潛艇，而「阿爾法」級核潛艇則是下潛深度最大的核潛艇。P級和「阿爾法」級核潛艇的建成服役，標誌著前蘇聯海軍在核潛艇技術方面取得了長足的進步。其中，「阿爾法」級核潛艇在設計上採用的一些先進概念，不僅使該級核潛艇所具有的水下航速得到大幅度提高，而且使得該級核潛艇的下潛深度也達到了空前的水準。