1957年，629型潜艇同时在北方北德文斯克市的402厂（现北方机械企业生产联合体）和远东阿穆尔共青城的199厂建造，不到一年后两厂的首艇下水，并在1958年底开始系泊试验和工厂航行试验，并对首制艇进行了扩大的适航性试验。随后又在俄北方和远东地区建造，1959年在北方下水了4艘，在远东下水了2艘，到了1960年，苏联海军已经拥有了7艘。由于新型的Р/R-13弹道导弹（北约称“萨克”SS-N-4导弹）未能在潜艇投入使用后及时完成，629型的一些艇最初装备的是P-11导弹，后来改装的Р-13导弹都是在维修期进行的。

1958年到1960年左右，629型为提高技术型和战斗能力而进行了一系列小的改动，部分艇安装新型无线电通讯设备，部分艇则安装了噪声测向仪等。

1962年为止，629型共建造了23艘，其中16艘在北方机械企业生产联合体建造，另有8艘在阿穆尔共青城造船厂建造，原型629被北约称为G-1级，作为苏联第一级弹道导弹潜艇，629型除了常规的战备以外也被赋予为辅助后续弹道导弹潜艇的研制上的使命。因此629型部分艇还被改装用作试验等用途，包括1艘629B/Б型，14艘629A型（G-2级），1艘601型（G-3级），1艘605型（G-4级），1艘619型（G-5级）和3艘629R型，只有3艘没有进行过改装。

1959年12月，第一艘629型潜艇开始在苏联海军舰队服役。

1960年，629型5艘入北方舰队和太平洋舰队服役。另外五艘在1961年进入北方舰队和1艘进入太平洋舰队。在1962年最后的两艘抵达太平洋舰队。

1963年开始，14艘629型潜艇改进为629A型，这些潜艇都装备了水下发射、射程达1400千米的P-21弹道导弹（北约代号：SS-N-5导弹，又称：塞尔布/Serb），这是苏联海军拥有的第一批能从水下发射弹道导弹的潜艇。14艘中6艘布置在波罗的海，其余的布置在太平洋。

20世纪70年代，7艘629A潜艇中仍然在太平洋舰队服务。20世纪70年代末，有6艘629A型潜艇从北方调到波罗的海舰队。629A潜艇在1989年仍然担任太平洋舰队在波罗的海和两个。。随着629型潜艇的逐渐老化陈旧，先后有几艘被拆掉导弹发射筒，改为执行指挥、控制巡航导弹以及进行通信任务的攻击型潜艇。

1990年以前，苏联全部的629型潜艇除役，中国服役的200号试验潜艇进入21世纪才退役。

629型潜艇外型很像是在641型潜艇当中插进了一个导弹舱增加了导弹发射筒，为了不全面扩大耐压艇体直径，同时为了降低导弹的重心和保持上浮时潜艇的稳定性，它的的耐压艇体采用了“8”字体设计，主要上部圆柱体（直径约5.8米）和下部圆柱体（直径约4.8米）在支撑平台处相交，这一段占潜艇的全长约三分之一。导弹舱的底部向下突出，超出基线约2.55米，潜艇的耐压指挥室、升降装置以及超出耐压艇体的导弹发射装置都用又高又长的指挥台围壳包络起来。从外形看，潜艇底部是不平的，有一个“大肚子”，与后来的弹道导弹核潜艇的“龟背”成对照。

629型潜艇采用双层壳体结构，在611型潜艇的基础上增加了一个约12米长的Ⅳ舱导弹舱，共分8个舱室，从艇艏至艇艉，分别为艏鱼雷舱，艏蓄电池舱，指挥舱，导弹舱，艉蓄电池舱，柴油机舱，电机舱和艉鱼雷舱。

629型潜艇为了能安装9米长的潜望镜和天文导航潜望镜，将耐压指挥室的高度增高，做成双层形式，上层用于艇长指挥以及使用潜望镜，下层布置了钢索式潜望镜升降机。为了降低潜艇模振幅和增大横摇周期，以便在航速15节，4-5级海情下能在水面发射导弹，潜艇设有舭龙骨，因此虽然增大了体积和排水量，但航海性能与611型相比差得并不多。

629A型潜艇与629型相比，在外观上稍有不同，在有些艇上低频无线通信漂浮天线的浮标全都安置在上层建筑外面，有些艇上是安置在艇尾部壳体上的突出部里面。

629型潜艇动力装置和611型相同，总功率也相同。设有3台柴油机，3台推进电机，其中的2台为ПГ-101型，每台1350马力，而另一台中间轴的主电机是ПГ-102型，其在作推进电机使用时可以发出2700马力；有4组蓄电池，每组112块，都是46-СУ型的。续航力通气管状态7节时为16000海里，水下2节时为300海里，水面续航力可达 22700海里，水下持续逗留时间600小时。

629型潜艇共有6具鱼雷发射管，艏4管，艉2管，取消了备用鱼雷和鱼雷装载舱口，改为从鱼雷发射管前盖位置装填鱼雷。

629型导弹舱最开始装备3枚射程只有150千米的P-11ФM导弹，后来才换装为新研制成的Р-13导弹。P-13型导弹长达11.8米，液体燃料，射程560千米，圆概率偏差约4千米，同时打击敌基地，港口和陆上设施。

629型装备的P-11ФM导弹和P-13导弹，都只能从水上状态发射，因此潜艇都必须浮上水面，打开发射筒上盖，筒内的液压升降机将导弹升至发射筒顶部，而后点火发射，其实与陆基导弹发射车很相似。由于P-11ФM和P-13都是液体燃料，而液体燃料则有易燃易爆有毒的缺陷，一旦导弹燃料泄漏，潜艇会很危险。

629型潜艇的基本设计是基于641型，并安装了不改变表面和水下航行状态的水声系统，雷达设施和无线电通信系统的机电安装。

629型使用的P-13导弹，要更大更重，原先设计直接使用B-611型上的发射装置无法满足要求而重新对发射装置进行了研发，相比较来说控制导弹发射的“白云石”解算系统则更为通用化，以致后来的改装都能够兼容。战斗管理系统能自动记录导弹当前飞行坐标，大大减少了发射前的准备工作所需的时间，水下进行发射前的程序和需要大约一个小时。除了该系统外，艇上的观通设备没有超出第一代和第二代攻击型潜艇的水平。

629B型

苏联最开始用改进的611型潜艇进行水下发射导弹的实验，发射的是P-11ФM导弹，实验证明水下发射弹道导弹是完全可以的，但由于P-11ФM射程太近，这种改装型的实战意义远小于试验意义。随后的1958年，苏联政府就决定开始研制比P-13射程更远的弹道导弹，这就是P-21导弹，射程达到了1400千米。

为了进行水下导弹发射试验，1961年，629型K/C-229艇进行了改装。该艇主要负责作为试验平台发射模拟导弹，以校验导弹发动机的水下工作是否良好。值得一提的是这型潜艇是苏联第一次全部采用半导体技术制造控制系统，北约没有为629B型命名。

629A型

1963年，629A型的改装计划提交到海军造船总局，其中最核心的改变在于将P-21导弹装备于潜艇之中并进行水下发射，数量不变仍为3发。与此同时改型潜艇也采用了当时苏联很多的现代化设备。1964年K-88艇进入北德文斯克星星修理厂准备改装，但实际上改装工作到了1965年才真正全面展开。一直到1966年11月才完成改装进行系泊试验。1966年12月交付海军。1967年远东造船厂也交付了该厂的首艘629A型，不过这艘艇服役了9年就在太平洋因事故沉没。1966年至1972年，总共有14艘629A型交付海军，其中包括了那艘被改装为629Б的K-229艇，该艇后来改装上了629A型的装备并交付了海军，北约将629A型命名为G-2型。

601型

20世纪60年代末，第16中央设计局提出将一艘629型艇改装为装备新式的4K-75型导弹（PCM-40）。这次改装计划相比较后续的605计划，规模要大得多，艇体加长了20米，装备6枚导弹，除了火控和导弹发射装置的改装，601型将无线电电子六分仪改为了“西蒙风”型，导航系统该为了“桥-y-601”型等等，与此同时艇员也有所增加，由于电子设备的改进，使得蓄电池也随之增大，改为容量更大的蓄电池，这样一系列改装造成601型的改装大大的增加了潜艇的尺寸和排水量。1973年潜艇改装完毕进行系泊试验，但后来出了一系列问题后进行了相关的调整，直到1974年才交付部队，北约命名为G-3型。

605型

1970年，海军将一艘629A级潜艇拨出改装为605型艇，作为4K-18型导弹的试验和发射平台的，经过改装之后装备4枚4K-18弹道导弹（PCM/RSM-25的一型），这种导弹射程超过了7000千米。1973年，这艘潜艇完成改装下水，北约命名为G-4型。

619型

1973年苏联海军与造船工业部决定将设计“高尔夫级”潜艇的第16中央设计局并入孔雀石设计局，“高尔夫级”的改型工作及资料转到第18中央设计局（红宝石设计局的前身），由第18中央设计局负责研制619型改装计划，内容是按照PП -619型，将629型改为发射4枚PCM-52/RSM-52导弹（北约称SS-N-20）试验艇，这种导弹是苏俄少数潜射固体燃料的弹道导弹。K-153艇经过了改装成为了唯一一艘619型潜艇，北约命名为G-5型。

629P/R型

629R型潜艇是将629型艇改为通讯中继艇，撤除导弹发射装置，取而代之的是通信和指挥舰艇所使用的天线，一共有3艘629型潜艇改为了629R型，做过此种改动的潜艇不算作限制战略武器的限制项目，因此较长时间地留在了舰队中，北约对于629R型则没有命名。

031型

1959年1月9日，苏联海军自己还没有接收一艘629型潜艇的情况下，就将629型（包括P-11ФМ导弹）的所有设计技术和工艺技术文件转让给中国，并派遣了专家，中国的引进代号称为6631型。

1960年至1966年，中国开始在大连建造6631型，在1959年中国从苏联获得技术数据后，没有购买潜射弹道导弹，因此6631型配备了模拟系统，主要用于培训。苏联和中国之间的关系恶化后，苏联专家大多于1960年8月撤出，但项目的文件和设备留在中国。苏联原本为中国建造的629型K-208艇也由于中苏关系破裂，大部分潜艇上的设备未送达，中国将该艇作为样本进行逆向工程完成第一单元，它于1966年8月进入中国服役。最初舷号1101，它后来在1967年改为“长城200”。

1968年6月，6631型通过重大改装，因为中国决定采用固体燃料潜射弹道导弹，而不是苏联使用的液体燃料潜射弹道导弹，所以模拟设备是由支持设备的替代燃料固体导弹。此外，规划中的中国潜射弹道导弹已经比原来的俄罗斯潜射弹道导弹装备629型潜艇不同的尺寸，因此导弹发射管的数量从原来的三个减少到两个。

自1979年底起，中国就开始了潜地固体战略导弹的研制。1982年10月12日，中国第一枚潜地固体战略导弹“巨浪-1号”首次”长城200号“水下发射试验成功，成为世界上第5个拥有水下发射战略导弹能力的国家。

服役事故

1962年5月，苏联政府批准了一项计划，将苏联军队部署到古巴，最初的计划要求部署一个中队的潜艇，包括629型潜艇的第18艇队，由7艘潜艇组成。

1968年2月24日，629A型K-129艇驶离堪察加的基地去太平洋战斗执勤，期间于1968年3月8日沉入太平洋北部水深5000多米处（有一种说法说是被美国的核潜艇“苏奥尔德费施”撞沉），这次事故使得包括98名艇员和3枚弹道导弹葬身海底。

“亚速尔人”计划

1968年8月3日，北约反潜监控网络发现了K-129艇在瓦胡岛西北1390千米处的沉没点，因为得知该艇的残骸并发现至少有一枚弹道导弹包括弹头部完整的保存了下来后，当时尼克松政府的国防部长批准了打捞计划，该行动被称为“亚速尔人/珍尼弗”计划。

1974年7月，美国在夏威夷岛北部350海里以外，用一搜改造过的打捞船“格洛马尔·艾科斯普罗列尔”号打捞这艘海下5200米深的潜艇。该艇在打捞过程中断裂因此只捞出了艇首的一段，包括指挥塔在内的大部分艇体沉入海底。美国官方的说法是他们恢复了这艘潜艇至少一部分，包括了艇员遇难最多的一部分。一些资料则表述出美国仅仅打捞出了6名阵亡水兵的尸体，1974年9月美国人为6名死者举行了海葬。

2005年，一本《叛逃的红星》（暂译，英文：Red Star Rogue，由Kenneth Sewell所作），认为K-129艇是在1968年3月7日发射了全部三枚导弹之后沉没的。该书认为该潜艇浮上水面之后准备从1号发射筒发射一枚兆吨当量的核导弹，这发导弹的爆炸能力足以炸平檀香山或胡瓦岛，但由于某些误算出发了自动防故障装置并且摧毁了导弹并使得潜艇沉没，该书还认为美国打捞了全部的K-129艇残骸。

苏联在研制成功611型潜艇后，就对其改装，用于弹道导弹潜艇的水上发射和水下发射试验，取得了有关弹道导弹潜艇和潜用弹道导弹设计，使用的经验。第二步是在第一步的基础上，在潜艇Ⅲ舱和Ⅳ舱之间插入一个导弹舱，完成了629型弹道导弹潜艇的研制。第三步是利用629型的研制经验和627型攻击核潜艇（北约称N级）核动力装置的研制经验，完成了苏联第一型658型弹道导弹核潜艇的研制工作。

629型潜艇从总体上说，是在611型基础上，塞进了一个导弹舱，配备了导弹控制系统而成的。虽然只能从水上状态发射，但其能研制成功，解决了弹道导弹潜艇的有无问题。629型有多型改装型，进行不同型号导弹的试验，为发展苏联的弹道导弹作出了贡献。