Параллельно с развертыванием работ по созданию принципиально новых АПЛ Атомная подводная лодка проектов Sierra и Akula, в СССР была предпринята весьма успешная попытка «выжать» максимально возможное из конструкции лодок проектов Victor I и Victor II. В основу модернизированного проекта "Victor III" легли проработки по размещению нового поколения радиоэлектронного вооружения — мощного ГАК Гидроакустический комплекс, навигационного комплекса, боевой информационной и управляющей системы, автоматизированного комплекса средств радиосвязи, аппаратуры разведывательного комплекса, а также мер по снижению демаскирующих полей корабля. Фактически проект "Victor III" «плавно перешел» из второго в третье поколение атомоходов. Одним из важнейших элементов вооружения модернизированного атомохода должен был стать противолодочный ракетный комплекс VA-111. Размещение нового вооружения и оборудования, а также реализация дополнительных мер по снижению акустической сигнатуры корабля потребовало врезки цилиндрической вставки в корпус лодки в районе 2-го отсека. В результате длина прочного корпуса увеличилась на 4,2 м, несколько возросло водоизмещение и уменьшилась максимальная скорость подводного хода.
Конструкторы усилили ограждение рубки и легкий корпус, что обеспечило АПЛ Атомная подводная лодка более безопасное всплытие во льдах.
Был принят дополнительный комплекс мер по увеличению скрытности АПЛ Атомная подводная лодка за счет внедрения принципиально новых решений по амортизации (т. н. «отключение фундаментов»), акустической развязке механизмов и конструкций. На лодке появились выгородки для системы вентиляции и вертикальные шпигаты, создающие меньший гидродинамический шум. Корабль получил размагничивающее устройство, затрудняющее его обнаружение авиационными магнитометрами.
Гидроакустический комплекс «Скат» обеспечивал обнаружение и классификацию целей, а также их автоматическое сопровождение при шумопеленговании в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот. Комплекс позволял обнаруживать цели посредством эхопеленгования с измерением дистанции до них и выдавал исходные данные для целеуказания торпедному оружию. По своим возможностям комплекс «Скат» втрое превосходил ГАК Гидроакустический комплекс предшествующего поколения и вплотную приближался к американским комплексам (хотя по-прежнему уступал им по массогабаритным характеристикам). Максимальная дальность обнаружения целей при нормальных гидрологических условиях составляла 230 км. Были применены бортовые приемники шумов, работающие в пассивном режиме, а также протяженная буксируемая инфразвуковая антенна, в свернутом виде размещавшаяся в специальном бульбообразном контейнере, расположенном над вертикальным оперением лодки.
Навигационный комплекс «Медведица-671РТМ» обеспечивал непрерывную автоматическую выработку координат места, курса, скорости относительно воды и грунта, углов бортовой и килевой качки, а также автоматическую передачу этих параметров в другие корабельные системы. Боевая информационная управляющая система «Омнибус» производила автоматизированный сбор, обработку и наглядное отображение информации, обеспечивающей принятия решений на маневрирование, боевое использование оружия, а также управление торпедной и ракетной стрельбой. Корабль был оснащен новым автоматизированным комплексом связи «Молния-Л» с системой космической связи «Цунами-Б», а также специальным разведывательным комплексом.
Вместо торпед корабль мог брать на борт до 36 мин типа «Голец» и средства гидроакустического противодействия (в частности, имитаторы МГ-74 «Корунд»).
Кроме того, АПЛ Атомная подводная лодка несла специальные диверсионные управляемые снаряды «Сирена» и другие средства «спецназначения», многим из которых мог бы позавидовать и суперагент 007 Джеймс Бонд, рожденный воображением Яна Флеминга. В частности, в 1975 г. в ОКБ Опытно-конструкторское бюро им. Н. И. Камова был создан складной одноместный вертолет Ка-56, предназначенный для транспортировки диверсантов и способный вместе со своим пилотом выстреливаться из 533-миллиметрового торпедного аппарата погруженной подводной лодки.
Строительство подводных лодок проекта "Victor III" было решено одновременно организовать на ленинградском Адмиралтейском объединении (с последующей достройкой на судоремонтном заводе «Нерпа») и в Комсомольске-на-Амуре, на СЗЛК (с достройкой на судоремонтном заводе в Большом камне).
Создание в нашей стране АПЛ Атомная подводная лодка проекта "Victor III" практически совпало с началом реализации в США программы строительства многоцелевых атомных подводных лодок 3-го поколения типа Los Angeles. Новые американские АПЛ Атомная подводная лодка по-прежнему превосходили советские аналоги по уровню скрытности и характеристикам гидроакустического комплекса. Однако этот разрыв, по признанию самих американцев, значительно сократился и больше не носил прежнего «драматического» характера. В то же время американские АПЛ Атомная подводная лодка фактически сравнялись с советскими по максимальной скорости подводного хода (хотя и несколько уступали по максимальной глубине погружения). В то же время "Victor III" имели лучшую маневренность и боевую живучесть. Обладали они и некоторым преимуществом в вооружении. За счет более высокого уровня комплексной автоматизации АПЛ Атомная подводная лодка проекта "Victor III" имели значительно меньший экипаж, чем Los Angeles, что позволило создать у них на борту лучшие условия обитаемости. Однако в целом, по оценкам специалистов, подводные лодки проекта "Victor III" и Los Angeles являлись приблизительно равноценными кораблями.
Освоение на флотах подводных лодок проекта "Victor III" несколько затянулось. Причина этого заключалась в недоведенности БИУС Боевая информационно-управляющая система «Омнибус»: до середины 80-х гг. система была не способна в полной мере решать возложенные на нее задачи. На кораблях ранней постройки «Омнибус» приходилось доводить уже в ходе эксплуатации лодок, что существенно ограничивало их боевые возможности. Уже в процессе постройки серии было решено перейти от семилопастного гребного винта к менее «шумной» схеме «тандем» (два соосных четырехлопастных гребных винта противоположного вращения), что привело к удлинению лодки на 1 м.