上世纪50年代前半期，美国和苏联相继研制成功热核武器。两国核工业的快速发展使核弹头储备量的增加速度越来越快。但没有投送工具只拥有核弹头是毫无意义的。从这一角度看，美国无疑对苏联占据优势地位。

从50年代初起决定美国战略优势的主要因素是，它可以依托对苏联形成包围态势的军事基地链对苏联实施密集的空中核打击，而且无须担心本土遭到报复性打击，因为苏联没有类似的前沿机场体系。苏联当时唯一的核武器运载工具——图-4А轰炸机（仿造美国B-29轰炸机）的最大作战半径不超过5000公里。一些试图扩大其作战半径的建议（例如，空中加油、洋上加油、在在北极地区建立前沿冰上机场网）并没有得到实质性的发展。直到50年代末苏联空军开始装备米亚西舍夫设计局设计的ЗМ轰炸机和图波列夫设计局设计的图-95М轰炸机以后，苏联从空中向美国本土纵深投送核武器才成为可能。但美国1954年就装备了B-52战略轰炸机，显然，美国在这一领域的竞赛中远远地走在了苏联的前面。到1960年，苏联一共拥有48架图-95М轰炸机，每架可携带2枚氢弹，而美国一共装备了1515架战略轰炸机，共可携带核弹3000多枚。不过，苏联领导人可能早就清楚：苏联无望在空基核力量方面取得优势。

50年代，陆基导弹受射程所限还不能充当核武器的投送工具。苏联直到1960年1月20日才正式装备С.П.科罗廖夫设计的世界上第一枚陆基洲际弹道导弹——Р-7导弹，但其战斗发射阵地（位于普列谢茨克和拜科努尔）始终未超过6个。直到十多年以后，М.К.扬格利和В.Н.切洛梅设计的数百枚洲际弹道导弹才成为苏联战略核力量的中坚。

而在50年代，对于苏联政治和军事领导人来说越来越清楚的是：如果不在军事技术上掌握大洋，要想对美国本土实施象样的核打击原则上是不可能的。但建设强大的水面舰队首先是航母舰队显然是行不通的：从人力、物力、财力的角度来讲，这一沉重负担是刚从战争废墟上站起来的苏维埃国家所不能承受的，而且美国海军在数、质量上已经全面占有优势。如果发生大规模战争，毫无疑问，战争伊始，苏联舰队还未进入战斗阵位就会被迅速消灭。

能够利用的潜在空间只剩下了大洋深处。苏联领导人认识到，在美苏政治和意识形态尖锐对立、军备竞赛持续升温、涉及两国利益的地区冲突的爆发门槛显著降低的情况下，更应尽快着手建立水下战略力量。

苏联海军第一种核武器：Т-5型核鱼雷

与导弹不同，当第一批核弹出现时，50年代初以前的实战鱼雷已经是潜艇的普通武器。因此，将常规动力潜艇改造为核鱼雷潜艇这一似乎并不复杂的工作的要复杂障碍是，没有没有足够紧凑的核弹头。

1951-1952年，苏联第11设计局（代号“阿尔扎马斯-16”）开始研制两种型号的核鱼雷，即533毫米的Т-5型和1550毫米的Т-15型核鱼雷。如果说533毫米鱼雷是潜艇的制式武器，那么为直径超过1.5米的庞然大物配备鱼雷发射管对于最大的苏联潜艇来说都是非常困难的。但苏联原子能计划的领导人当时已经获悉：1952年9月9日，斯大林亲自签署了苏联政府《关于设计和建设627号工程的决议》，即苏联第一艘核潜艇——“鲸”号核潜艇研制计划（后来北约称其为“十一月”级）。庞大的Т-15型核鱼雷就是为该艇研制的。当时可能连苏联海军对此事也并不知情。

如果说后来苏联海军对Т-5型核鱼雷方案至少是比较理解地接受的话，那么对Т-15方案则是有理有据地坚予以决反对的。问题在于，口径的差别不仅体现了研制和配置武器系统的技术问题，还反映了不同的武器使用思想。如果说潜艇装备标准口径的核鱼雷能扩大其战术能力的话，那么采用巨型鱼雷则恰恰相反，大大削弱了其战术能力。因为装备如此庞大的鱼雷之后，潜艇实际上只能用于执行一项作战任务,即对港口、海湾和滨海城市实施核打击。而海军不喜欢这一点，但这却是潜在敌人的战略弱点，苏联的军事计划制定者不能绕过这一点。美国及其盟国的许多军事基地和大城市都位于海岸线上，核弹即使在打击精度不高的情况下（如在海岸线上零高度起爆），也会对这些国家造成灾难性后果。

同时，Т-5型核鱼雷（确切地说是其核装药）的研制工作在全速进行。1954年10月9日，在斜米帕拉丁斯克靶场（位于今哈萨克斯坦境内）对编号为РДС-9的核装药进行了试验。在这次试验中发生了苏联核试验历史上第一次故障。后来对装药进行了修正，在修正过程中在斜米帕拉丁斯克又进行了两次地面试验。1955年9月21日在新地岛又进行了一次试验，这次爆炸威力为3500吨，是苏联第一次水下核试验。在顺利完成水下爆炸威力1000吨、发射距离约10公里的国家实弹检验之后，Т-5型核鱼雷于1957年10月10日正式列装。它成为苏联海军装备的第一种核武器，并成为用于在海洋战区执行战役战术任务（首先是与敌大型水面战舰和潜艇作战）的苏联和俄罗斯多用途核潜艇上核鱼雷的鼻祖。

而Т-15型超级核鱼雷方案后来又被А.Д.扎哈罗夫院士再次提出。扎哈罗夫设计的5800万吨威力的“超级炸弹”于1961年10月30日试验成功后，开始考虑其投送工具问题。这个核弹长8米，直径2米，重27吨，显然，无论是飞机还是导弹都无力携带这样一个庞然大物。于是扎哈罗夫设想用潜射巨型鱼雷携带这个核弹，并为鱼雷研制冲压式原子火箭发动机，从几百公里外攻击敌方港口。这种鱼雷雷体应非常坚固，不惧怕水雷和障碍网。当然，不论是跃出水面爆炸还是在水下爆炸，都会不可避免地造成人员的巨大伤亡。扎哈罗夫最早与福明海军少将讨论了这一方案，后者对这一“残暴”的武器感到十分震惊并指出，海军的传统是在公海上与武装敌人斗争，大规模屠杀的思想是令他厌恶的。这让扎哈罗夫感到十分惭愧，此后再未向任何人提起这一方案。

扎哈罗夫的设想实际上是否能得到实施很难说。不能完全排除的是，扎哈罗夫拥有极高的威望，连国家领导人也对他言听计从。但即使撇开道德伦理方面不说，仅就技术层面而言，“超级鱼雷”作为一种投送工具也不具备任何优势，相反它与另外一种飞速发展的武器——导弹（包括海基导弹）相比，还有许多缺点。

有核导弹、没有核反应堆的“祖鲁”级和“高尔夫”级艇：

1954年，苏联开始研制潜射弹道导弹。1959年初，第一种潜射弹道导弹——Р-11ФМ导弹列装（使用Д-1型发射系统）。其研制工作最初由苏联著名导弹设计师科罗廖夫主持，从1958年起移交给了年仅31岁的工程师В.П.马克耶夫领导的第385专业设计局。马克耶夫后来成为苏联科学院院士，他注定成为苏联所有潜射弹道导弹的缔造者。60年代中期，第385专业设计局改名为机器制造设计局。Р-11ФМ单级液体燃料（煤油）导弹射程约150公里，圆概率误差0.75公里，只能在水面状态下发射，且需预先将导弹从贮存井中升起。弹头采用РДС-4核装药，爆炸威力1万吨，由第11设计局设计。

正如所预料的一样，海基弹道导弹的尺寸限制对核战斗部的紧凑性提出了严格要求。苏联中型机器制造部下属的两家核装药专业设计单位——“阿尔扎马斯-16”和“车里雅宾斯克-70”参加了核装药的研制竞赛。“车里雅宾斯克-70”在60年代初以前一直处于领先地位，这一时期的海基导弹的核装备实际上完全出自该研究所之手。当然，这其中不排除“地利”因素：第385专业设计局和“车里雅宾斯克-70”同属一州。尽管有许多严格的保密规定，但两家单位的日常接触和交流有天然的地利之便。不过“车里雅宾斯克-70”成功的主要原因在于，该研究所从创建之初（1957年）就将核装药的小型化确定为自己的主要研究方向。还在苏联开始积极部署海基核力量之前，“车里雅宾斯克-70”在该方向上就已领先于“阿尔扎马斯-16”。60年代初，“车里雅宾斯克-70”为Р-11ФМ导弹研制了威力为50万吨的热核弹头。当然，日常巡逻时，导弹并不携带核装药，核装药贮存于海军岸上基地，而在遭受威胁进入一定的战备状态时才将核装药装上潜射导弹。

Д-1型发射系统一直服役至1967年，前后长达18年。在这期间，共进行了77次训练发射，其中成功59次。但在50年代中期以前，由于适于部署该系统的核潜艇迟迟没有问世，因此苏联决定先将该系统部署在常规潜艇上。

1954年1月26日，苏联政府下令首先改造量产型的611型常规潜艇（北约称之为“祖鲁”级），使其能安装Д-1发射装置；其次，研制629型新型导弹潜艇（北约称之为“高尔夫”级）。两项设计工作均由列宁格勒第16中央设计局（总设计师Н.Н.伊萨宁）负责，建造工作由402厂（位于北德文斯克，60年代改名为北方机器制造企业）和199厂（位于阿穆尔河共青城，即后来的阿穆尔造船厂）承担。

1955年9月，由611型潜艇改造的世界上第一艘导弹潜艇Б-67号艇下水，潜艇上安装了Д-1发射系统，配备2枚P-11ФМ潜射导弹。1955年9月21日，该艇进行了世界上首次弹道导弹的潜艇发射。到1959年，共建造6艘В-611及其改进型АВ-611型潜艇。尽管这些潜艇的意义仅限于战役层次，但为苏联导弹潜艇干部队伍的组建、战斗勤务和战斗巡逻的组织、导弹潜艇部队岸上设施的建设都发挥了巨大作用。611型潜艇服役时间并不长，1967年就退役了。这并非偶然，它毕竟是一种试验型潜艇，其主要目的不是建立新型战略核力量，而是探索未来活动的主要方向。

611型潜艇在使用过程中暴露出许多问题，主要有：一是这种老式潜艇显然不适于执行全新的作战任务。为了在潜艇上部署潜射导弹和发射系统，潜艇上的备用鱼雷和水雷以及几乎全部火炮被取消，并拆除了部分蓄电池，但并没有完全达到功能适应的目的（611型艇方案的实质在于使量产型潜艇在技术上适应弹道导弹潜艇的角色）。二是Р-11ФМ导弹射程小，在装核弹头的情况下射程不超过160公里。加上导弹必须在水面发射，发射过程时间长（约15分钟），被敌方海军兵力和岸防兵力发现和消灭的概率大大增加。三是潜艇航速低（水上航速不超过16.5节，水下航速12.5节），不利于突破敌方不断完善的反潜防御。四是潜艇水下自持力低（静止状态不超过8小时，电池推进状态为1.5小时）。从这个意义上说，核时代以前的所有潜艇都不是“潜水”艇，而是“凫水”艇。但如果说这一缺陷对于完成传统作战任务来说只是严重的战术技术限制的话，那么对于一艘战略潜艇来说则是一种最大的劣势，从作战角度讲是完全不能接受的。五是从军事计划制定者的角度来看，作为舰队的一个战斗单位，每艘潜艇的打击威力不足。

要克服上述第一个缺点，必须在传统柴电潜艇的框架内研制专业潜艇型号。629型潜艇就是这样一种潜艇，它已经几乎是一种纯粹的导弹载艇，而其他作战功能都是辅助性的和防御性的。1958年底，第一批629型潜艇列装苏联海军。要克服第二个缺点，必须研制新的水下导弹发射系统。这一工作大大滞后，导致首批629型潜艇装备的还是老式的Р-11ФМ导弹，直到1961年，才开始换装新型的Р-13导弹和和Д-2发射系统。Д-2发射系统在保留了Д-1发射系统的主要特点的同时，大大提高了打击威力，配装导弹数量由2枚增加为3枚，但最主要的改进还是射程增加到原来的近4倍，达到600公里（装备100万吨级核弹头时）。

1963年中期，苏联潜艇部队完成了历史上的一次革命：为629型潜艇装备了可从水下发射的Р-21导弹的Д-4发射系统，射程1400公里（装80-100万吨级核弹头时）。这一事件是苏联和俄罗斯核历史上最重要的事件之一，它实质上标志着苏联海基核力量的诞生。其实力的迅速扩张更强调了这一点：1958-1962年，402和199厂共建造了23艘629型潜艇（不含试验型），其中14艘后来换装Д-4发射系统，即629A型。这样的一支舰队已经应该让对手认真对待。

629型和629A型艇设计非常成功，直到很久以后的核导弹潜艇时代，它们还用于执行某些作战任务，直到1990年才最终退役。遗憾的是，也正是从629型潜艇开始，拉开了苏联核导弹潜艇不断失事沉没的序幕。1968年4月，629A型艇K-129号在水下使用柴油机航行时沉没在5700米的海底，98名艇员全部遇难。随艇沉没的还有3枚Р-21导弹（装100万吨级核弹头）。事故原因至今没有查明。但苏联专家认为，最有可能的原因是受到其他潜艇的无意的撞击（推测是美国潜艇）。1974年7月，美国休斯公司受美国中央情报局的委托打捞了K-129号潜艇的部分残骸。至于核弹头是否落入美国人之手，各方莫衷一是，但显然美国核武器的发展并未受到该情况的太大影响。

克服后三个缺点要求达到全新的动力装备程度，采用全新的重要生命保障系统设计观点。而在传统的柴电动力框架内已经不可能解决这些问题，为此要求不仅在强大的潜艇武器方面，还要在其结构设计上使用核能这一取之不尽的能源。