С целью совершенствования ПЛА пр. 671 и усиления ее боевой эффективности СПМБМ «Малахит» в инициативном порядке выполнило в 1962 г. проработку лодки с двумя и четырьмя ТА калибра 650 мм. По ее результатам было признано целесообразным разработать технический проект ПЛА с четырьмя ТА калибра 533 мм и двумя калибра 650 мм, присвоив ему номер 671РТ (ракетоторпеды). ПЛА пр.671РТ (шифр «Семга») разработана СПМБМ «Малахит» на базе пр.671 под руководством Г.Н.Чернышова. В отличие от прототипа, эти ПЛА имели увеличенные на 0.1-0.5 м диаметр прочного корпуса в районе носового отсека и центрального поста и длину корабля на 8.8 м. Количество отсеков прочного корпуса возросло до восьми, а в носовом отсеке установили герметичную горизонтальную платформу (для обеспечения надводной непотопляемости). Благодаря этому на корабле заменили два средних 533-мм ТА на два 650-мм ТА, ГАК «Рубин» - на «Рубикон» и выполнили ряд других конструктивных изменений. Внедрение нового оружия и других мероприятий, связанных со снижением уровня шумности лодки привело к тому, что ее водоизмещение возросло примерно на 750 т. Хотя ПЛА пр.671РТ по сравнению с пр.671 имели меньшую шумность практически во всем диапазоне частот, специалисты считают, что их скрытность не до конца отвечала требованиям времени. Данное обстоятельство заставило ограничить серию семью единицами и приступить к созданию ПЛА пр.671РТМ.
Бурное развитие науки, техники и промышленности создало предпосылки для более радикального совершенствования многоцелевых подводных лодок. Резко ужесточились требования к шумности ПЛА, появились более совершенные виды оружия (противолодочные ракетоторпеды, мины, а позже стратегические ракеты, стартующие из ТА). Быстро менялась элементная база, сами электронные комплексы вооружения (штурманское, гидроакустическое) и боевые информационно-управляющие системы, радиосвязь. Параллельно с развертыванием работ по созданию принципиально новых ПЛА пр. 945 и 971, в СССР было принято весьма успешное решение получить максимально возможное из конструкции лодок пр. 671 и 671РТ. В связи с этим СПМБМ «Малахит» во главе с главным конструктором Г.Н. Чернышевым была создана еще одна модификация ПЛА пр.671 с новейшим радиоэлектронным вооружением, получившая индекс 671РТМ. В основу модернизированного проекта 671РТМ (шифр «Щука») легли проработки по размещению нового поколения радиоэлектронного вооружения — мощного ГАК, навигационного комплекса, боевой информационно-управляющей системы, автоматизированного комплекса средств радиосвязи, аппаратуры разведывательного комплекса, а также мер по снижению демаскирующих полей корабля. Фактически проект 671РТМ, так же как и ракетный подводный крейсер проекта 667БДРМ, «плавно перешел» из второго в третье поколение атомоходов. ПЛА пр.671РТМ предназначались для поиска, обнаружения и слежения за ПЛАРБ и АУГ противника, их уничтожения с началом боевых действий.
ПЛА пр.671РТМ в отличие от пр.671РТ имеют более совершенное радиотехническое вооружение, сниженный уровень первичных физических полей, увеличенную автономность и усиленные ледовые подкрепления ограждения рубки и выдвижных устройств. Кроме того, титановый обтекатель основной антенны ГАК заменили обтекателем из многослойного стеклопластика. Эта работа проводилась с участием ЦНИИ «Океанприбор» (Е.Л. Шендеров), ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова (Б.П. Григорьев, М.К. Лерри и Н.А. Писковитина), ЦНИИТС (Н.Г. Сударева). В ЦНИИ «Океанприбор» (гл. конструктор В.В. Громковский) был создан акустический комплекс «Скат-КС». После тщательных проработок было принято решение установить на подводную лодку БИУС «Омнибус», созданную НПО «Агат» (гл. конструктор А.И. Троян). Устаревший навигационный комплекс «Сигма» заменили новейшим комплексом «Медведица» (НПО «Азимут», гл. конструктор В.Г. Пешехонов).
Размещение на ПЛА пр.671РТМ перспективных радиэлектронных средств значительно улучшило ее характеристики и по технической оснащенности приблизило их к ПЛА третьего поколения. Отработка уникальных комплексов «Омнибус», «Скат» и «Медведица» обеспечила впоследствии установку их на ПЛА третьего поколения пр. 945, 949 и 941. 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 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 информационно-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-МЦ» с системой космической связи «Цунами-Б» и разведывательным комплексом.
Вооружение ПЛА проекта 671РТМ включало четыре 533-мм и два 650-мм торпедных аппарата с боекомплектом из 18 боеприпасов калибром 533-мм (торпеды 53-65К или СЭТ-65, ПЛУР М-5 и 81Р), а также шести сверхмощных дальноходных торпед 65-76 калибром 650 мм. Вместо торпед корабль мог брать на борт до 36 мин типа «Голец» и средства гидроакустического противодействия (в частности, имитаторы МГ-74 «Корунд-2»). Кроме того, ПЛА могла нести специальные диверсионные управляемые снаряды «Сирена» и другие средства спецназначения.
Большое количество мероприятий было проведено на ПЛА пр.671РТМ для того, чтобы шумность этого корабля была не больше, чем американских многоцелевых атомных подводных лодок типа «Los Angeles». Был принят дополнительный комплекс мер по увеличению скрытности ПЛА 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. От лодки к лодке пр.671РТМ проводились различные модернизации (включая замену гребного семолопастного винта двумя четырехлопастными, установленными по схеме «тандем»), направленные на снижение шумности. Однако из-за прекращения финансирования работ эту задачу полностью решить не удалось.
Головная ПЛА К-524 сдавалась флоту в 1977 г. без ГАК «Скат-КС», БИУС «Омнибус», НК «Медведица-РТМ» и КСС «Молния-МЦ», которые еще дорабатывались в течение трех лет. В конце 1985 г. К-524 прошла из Северного Ледовитого океана в Атлантику в подводном положении через узкие проливы между Гренландией и островами Канадского архипелага. В море Баффина лодка скрытно прорвала систему ПЛО АУГ и условно атаковала авианосец «America». Поход продолжался 80 суток, 54 из которых прошло подо льдами на глубинах свыше 150 м. С начала марта по июнь 1987 г. корабль участвовал в операции «Атрина». Всего по проекту 671РТМ в период с 1977 г. по 1984 г. на Адмиралтейском ССЗ и ССЗ им. Ленинского комсомола построили 19 кораблей.
Однако наиболее важным усовершенствованием, внедренным на ПЛА пр.671РТМК, стал принципиально новый тип оружия — стратегические малоразмерные дозвуковые крылатые ракеты «Гранат» с максимальной дальностью стрельбы 3000 км. Оснащение ПЛА крылатыми ракетами превратило их в полной мере в многоцелевые корабли, способные решать широкий круг задач как в обычной, так и в ядерной войнах. ПЛА пр.671РТМК могут наносить удары и по береговым целям.По своим массогабаритным характеристикам КР «Гранат» фактически не отличались от стандартных торпед. Это позволило применять их из штатных 533-миллиметровых торпедных аппаратов. В период с 1984 г. по 1992 г. на Адмиралтейском ССЗ построили семь кораблей по пр.671РТМК. Технический проект модернизации также разработало СПМБМ «Малахит».
Подводные лодки пр.671РТМ находились в строю вплоть до начала XXI века, часть из них до сих пор несет боевую службу. Причина такого долголетия серии ПЛА пр.671 заключается в правильно выбранной концепции, позволившей при большой мощности АЭУ, соблюдении строгих архитектурных форм, продуманном размещении механизмов и оборудования обеспечить кораблям хорошие маневренные и мореходные качества. За весь длинный цикл жизни проект не утратил главных преимуществ перед подводными лодками вероятного противника: в скорости, глубине погружения, современном торпедном и ракетном оружии и, конечно, надежности. Вот уже 30 лет служат эти подводные лодки отечеству, и за весь период эксплуатации флот не потерял ни одного корабля этой серии. Сотни автономных плаваний провели эти корабли на всех морских театрах от северных до южных широт. Одним из самых ярких фрагментов в биографии кораблей пр.671РТМ стало участие в крупномасштабных операциях «Апорт» и «Атрина», проведенных в Атлантике силами 33-й дивизии и в значительной мере поколебавших уверенность «потенциального противника» — США — в возможности своего военно-морского флота решать противолодочные задачи.
Командование ВМФ и личный состав высоко оценивают эти корабли. По мнению специалистов, по уровню шума ПЛА пр.671РТМ все же несколько уступают своим американским аналогам. Вместе с тем, хорошие маневренные и мореходные качества и мощный современный комплекс вооружения позволяют им эффективно решать поставленные перед ними задачи при современном уровне зарубежных сил ПЛО. На сегодня возможности ПЛА пр.671РТМ еще до конца не реализованы, и с учетом модернизации они еще смогут и в ближайшее десятилетие достойно решать широкий спектр задач на море.