Okręty podwodne projektu 658 były jednostkami dwukadłubowymi o dużej dzielności morskiej niezbędnej do prawidłowego startu rakiet balistycznych. Całkowita długość podzielonego na 10 przedziałów kadłuba wynosiła 114 metrów, maksymalna średnica 9,2 metra, zaś zanurzenie 7,31 metra. Nie jest jednoznacznie ustalona konstrukcyjna głębokość zanurzenia okrętów tego projektu. Według niektórych źródeł wynosiła ona 300 metrów, jednak inne wskazują na 240 metrów — na 300 zaś metrów określają maksymalną głębokość zanurzenia.
Budowę pierwszego okrętu rozpoczęto w zakładzie 402 w Siewierodwińsku 17 października 1958 roku. Pierwszy z ośmiu okrętów projektu — K-19, został zwodowany 11 października 1959 roku. Duży kiosk mieścił trzy wyrzutnie rakiet opracowanego dla jednostek projektu 629 (NATO: Golf) systemu rakietowego D-2. W systemie D-2 jednostki projektu 658 mogły przenosić trzy pociski R-13. Start tych pocisków mógł się odbywać wyłącznie w położeniu nawodnym, zaś wszystkie trzy mogły być wystrzelone w ciągu 12 minut od wynurzenia. Były to jedne z pierwszych na świecie okrętów przenoszących morskie pociski balistyczne, których system energetyczny oparty był na reaktorach jądrowych.