Предэскизный проект 621 был разработан в инициативном порядке группой перспективного проектирования ЦКБ-18 в 1948 году (тема А-1-5/9) под руководством Ф.А. Каверина. Эта работа имела своей целью обосновать тактико-техническое задание на разработку эскизного проекта транспортно-десантной подводной лодки, которая предназначалась для скрытной переброски морскими и океанскими путями десантных войск с боевой техникой и снаряжением и последующего снабжения высаженных войск боеприпасами, горючим и продовольствием. При определении состава десанта исходили из того, что все входящие в него войсковые подразделения (стрелковые, артиллерийские, танковые, авиационные и другие) представляются самостоятельными единицами, а размещение их производится с учетом возможности ведения боя во время высадки. Для принимаемых на лодку самолетов-истребителей должно было быть обеспечено взлетное устройство типа катапульты. Вес перевозимого десанта с техникой, включая продовольствие, питьевую воду и патроны регенерации воздуха, составлял 1550 тонн.

Предэскизная разработка пр.618 началась в ЦКБ-18 по техническому заданию ЦНИИ им. академика А.М.Крылова в начале 1948 года, а затем, с организацией СКБ-143, эта работа была передана последнему. Первоначально идея проекта 618 состояла в том, чтобы на ПЛ пр.А615 установку, работающую по схеме ЕД-ХПИ, заметить установкой, работающей по схеме ЕД-ВВД. Принципиальные различия между циклами ЕД-ХПИ и ЕД-ВВД состояли в том, что в цикле ЕД-ХПИ газовая смесь, поступавшая из машинной выгородки в дизель после освобождения от углекислоты в газофильтрах, удаления конденсата и присадки кислорода, была близка по своему составу к составу воздуха. За борт откачивался только конденсат по мере его накопления.

В мае 1944 года руководство ВМФ утвердило ТТЗ на проектирование малой подводной лодки пр.612. На основании этого ТТЗ ЦКБ-18 в том же году разработало три варианта предэскизного проекта 612 с четырьмя носовыми и двумя кормовыми торпедными аппаратами. При этом водоизмещение лодки возросло до 325 тонн, были усилены бортовые цистерны и увеличена глубина погружения по сравнению с лодками XV серии. ТТЗ на разработку технического проекта ПЛ пр.612 со стандартным водоизмещением не более 350 т было утверждено наркомом ВМФ 2 декабря 1944 года. Вооружение предусматривало торпеды 53-38 (53-39), электроторпеды ЭТ-80, мины ПЛТ-3 и спаренную 23-мм артиллерийскую установку 2У-23.

Проектирование опытной ракетной лодки на основе проекта 611 было начато по Постановлению СМ от 26 февраля 1954 года. Проектирование велось ЦКБ-16, главным конструктором проекта был назначен Н.Н.Исанин. Технический проект переоборудования пр.611 в пр.В-611 был закончен в августе 1954 года и утвержден в сентябре того же года. Проект В-611 предусматривал установку двух вертикальных шахт с ракетами Р-11ФМ в носовой части четвертого отсека лодки. В связи с этим одна из 4-х групп аккумуляторной батареи 46СУ подлежала демонтажу.

Еще до окончания предэскизного проекта П-2, в 1949 году ЦКБ-18 приступило к разработке нового предэскизного проекта подводной лодки, вооруженной самолетами-снарядами. Проект выполнялся в целях обоснования тактико-технического задания ВМФ на эти ПЛ. Работа проводилась по плану научно-исследовательских работ на 1950 год. Проекту был дан шифр П-4, а позже присвоен номер 624. Проект разрабатывался под руководством Ф.А.Каверина. Основная идея проекта 624 заключалась в создании ПЛ, вооруженной самолетами-снарядами, позволяющими поражать береговые объекты противника на дальностях до 300 км. Авторам проекта представлялось, что возможность выполнения такой задачи подводными лодками, оперирующими вдали от своих баз и могущими скрытно приближаться к объектам противника, будет ценнейшим тактическим качеством.

В проекте 641 были довольно успешно решены задачи совершенствования и развития ТТД больших океанских дизельных ПЛ. Однако этот проект основывался на конструктивных решениях, заложенных еще в пр.611 в период 1944-1947 годов, и его модернизационные возможности были почти полностью исчерпаны. В то же время руководством ВМФ было высказано предложение о создании океанской дизель-электрической ПЛ с более высокими тактико-техническими характеристиками по вооружению, скоростям и дальностям плавания в подводном положении, глубине погружения, автономности, достижение которых предполагалось за счет применения серебряно-цинковой аккумуляторной батареи, дизелей и гребных электродвигателей повышенной мощности, современной радиоэлектронной аппаратуры и более совершенных видов судового оборудования.