При создании подводной лодки проекта 613 было решено много новых технических задач, реализованных не только в этом проекте, но и на последующих подводных лодках и, в первую очередь, на большой ПЛ проекта 611, разработанной конструкторским бюро под руководством С. А. Егорова. Однако проект 611, хотя по сути и являлся увеличенным вариантом проекта 613, имел и свои самостоятельные технические решения. В частности, для прочного корпуса корабля в целях получения дополнительных полезных объемов применили наружный монтаж шпангоутов. Это позволило более рационально разместить в нем механизмы, оборудование, оружие и технические средства, а также улучшить условия обитаемости экипажа. Головная подводная лодка Б-61 была построена на заводе «Судомех» в Ленинграде и вступила в состав ВМФ в декабре 1953 года. Лодка была создана для действий на океанских коммуникациях и у отдаленных ВМБ и пунктов базирования сил противника, чтобы уничтожать его надводные корабли и суда, решать задачи дальней оперативной разведки, прикрывать свои конвои в океане от воздействия корабельных сил врага, а также осуществлять активные минные постановки. ПЛ имела основные размерения 90,5 х 7,5 х 5 м; водоизмещение надводное 1831 т, подводное 2600 т; наибольшую глубину погружения 200 м. На ПЛ впервые в практике отечественного подводного кораблестроения была применена 3-вальная энергетическая установка, используемая, благодаря наличию РДП, как в надводном, так и в подводном положении. Надводный ход обеспечивали три дизеля по 2000 л. с. каждый. Скорость хода максимальная — 17 узлов (31,5 км/ч), экономическая — 9 (16,7 км/ч), дальность плавания при этом — 22000 миль (40740 км). Для подводного хода применили три типа гребных электродвигателей (ГЭД): на среднем валу устанавливался один главный ГЭД мощностью 2700 л. с, на бортовых валах — по одному ГЭД мощностью по 1350 л. с. Кроме того, на среднем валу использовали ГЭД экономического хода в 140 л. с. В состав лодочной электроэнергетической системы включили аккумуляторную батарею нового типа, состоявшую из четырех групп по 112 элементов. Скорость максимальная подводная — 15 узлов (27,8 км/ч) (дальность плавания 16 миль (ок. 30 км), скорость экономическая 2 узла обеспечивала дальность плавания 440 миль (815 км). Экипаж — 72 человека, автономность — 75 суток. Большая ПЛ проекта 611 располагала значительным боекомплектом, состоявшим из 22 торпед (6 — в носовых торпедных аппаратах, 4 — в кормовых и 12 запасных на стеллажах); в торпедно-минном варианте принимала 32 мины АМД-1000: 24 — на стеллажи и 8 — в четыре торпедных аппарата. В остальные 6 торпедных аппаратов принимались торпеды. До 1956 г. на ПЛ устанавливали артиллерийское вооружение, аналогичное ПЛ проекта 613. По сравнению со средней ПЛ радиотехническое вооружение было усилено РЛС обнаружения работающих радиолокационных средств противника — «Накат». Всего промышленность передала ВМФ 26 ПЛ проекта 611.

Несколько последних лодок этого проекта были переоборудованы в носители первых образцов нашего морского ракетного баллистического оружия, получив шифр АВ-611. Так, большая торпедная ПЛ приобрела «новое качество», став ракетной и положив начало новому подклассу дизель-электрических ПЛ — носителей ракетного оружия. Ракетный комплекс был размещен в IV отсеке (аккумуляторный на ПЛ проекта 611) и включал в себя две баллистические ракеты Р-11 ФМ с дальностью стрельбы 150 км.

Первый в мире пуск баллистической ракеты с борта подводной лодки Б-67 проекта В-611 в надводном положении состоялся в СССР 16 сентября 1955 года и получил отличную оценку. После устранения вскрытых в ходе испытаний недостатков подводные лодки получили шифр АВ-611. Так было доказано, что ПЛ не только могут стать мощным средством борьбы на море, но способны поражать цели и на суше, причем на большом удалении от береговой черты, на расстояниях, недоступных для артиллерии даже таких крупных надводных кораблей, как линкоры и крейсера.

А в классе больших торпедных ПЛ проекта 611 на смену пришла лодка одного из самых «удачных», нового, с точки зрения конструкции, образца ПЛ проекта 641 (головная принята в состав ВМФ в декабре 1958 г.).

Особое положение в первом послевоенном десятилетии занимало строительство подводных лодок с единым двигателем, т. е. обеспечивающих работу двигателя в подводном положении на химическом топливе. В этой области были продолжены работы, начатые еще до войны, а также развернуты и новые. Работы велись по двум направлениям, различающимся техническими принципами создания двигательных установок. Первое из них основывалось на результатах завершенных в 1945 году испытаний экспериментальной ПЛ проекта 95, разработка которой была выполнена до войны. Ее дизельная машинная установка на подводном ходу работала по замкнутому циклу с использованием жидкого кислорода и твердого химического поглотителя углекислоты выхлопных газов.

Работа двигателя по замкнутому циклу (ЕДХПИ — единый двигатель с химическим поглотителем известковым) этой подлодки состояла в следующем. Выхлопные газы из двигателя поступали в газоохладитель, где они охлаждались и освобождались от водяных паров и частично — от механических примесей. Затем отработанные газы переходили в газофильтры, в которых происходило поглощение углекислого газа. Дальнейшее охлаждение газа и освобождение его от избыточной влаги происходило в конденсаторах. Сконденсированная влага стекала в конденсаторную цистерну, а подсушенный газ поступал в изолированный необитаемый дизельный отсек с добавкой к нему газифицированного кислорода, подававшегося под давлением из кислородных цистерн и предварительно прошедшего через испаритель и подогреватель. Таким образом, в дизельный отсек поступала газовая смесь, по своему составу близкая к атмосферному воздуху. Из отсеков эта смесь засасывалась дизелем через всасывающий коллектор. Экспериментальная ГЭУ на ПЛ проекта 95 послужила основой для разработки проекта 615 новой опытной подводной лодки. Главный конструктор проекта — А. С. Кассациер. Опытная подводная лодка была построена на заводе «Судомех» в Ленинграде и после испытаний вступила в состав ВМФ 30 мая 1953 года.

Строительство подводных лодок по откорректированному проекту А-615 было ограничено небольшой серией вследствие проявившегося в ходе эксплуатации существенного недостатка, связанного с использованием жидкого кислорода, — повышенной пожароопасности. Вторым направлением в развитии подводных лодок с двигателем на химическом топливе, работающим под водой, явилось создание парогазовой турбинной установки (ПГТУ) замкнутого цикла с использованием перекиси водорода.

Впервые подводные лодки с такого рода энергетической установкой начали строить в Германии во время второй мировой войны (подводные лодки XXVI серии), но завершить эти работы не успели. Этот технический задел был реализован при проектировании в Советском Союзе средней подводной лодки главным конструктором А. А. Антипиным с участием немецких инженеров с учетом их знаний и опыта. Принцип работы главной энергетической установки ПЛ с использованием в цикле перекиси водорода заключался в следующем. Перекись водорода подавалась в камеру разложения, где она посредством специального катализатора разлагалась на газообразный кислород (37%) и водяной пар (63%). Из камеры разложения парокислород поступал в камеру горения, куда одновременно впрыскивалось специальное легкое углеводородное топливо типа керосина, сгоравшее без остатка. Продукты горения поступали в турбину с переменным, в зависимости от нагрузки, давлением. Отработанный парогаз из турбины поступал в конденсатор, где пар конденсировался в воду и отделялся углекислый газ, который затем выбрасывался за борт. Единственная подводная лодка проекта 617 была построена на заводе «Судомех» в Ленинграде и стала определенным этапом в развитии скоростных подводных лодок, и в этом состояла ее особая ценность. Вступила в состав ВМФ в конце 1955 года. Она имела надводное водоизмещение 950 т, наибольшую подводную скорость 20 узлов (37 км/ч), дальность плавания с этой скоростью 120 миль (222 км), а при скорости под ПГТУ 14 узлов (26 км/ч) — 198 миль (около 370 км). Основное вооружение: шесть носовых торпедных аппаратов, боекомплект: 12 торпед. Подводная лодка была первой в мире боевой подводной лодкой, имеющей мощность установки подводного хода 7250 л. с. на один вал. В Советском Союзе были предприняты попытки продолжить работы по созданию более совершенных ПЛ с ПГТУ. Но новый проект 643 не получил дальнейшего развития, так как в это время уже проектировались и строились отечественные атомные подводные лодки.