Но одним из основных недостатков проекта 670 продолжала считаться небольшая дальность стрельбы ракет "Аметист". К тому времени разрабатывалось, и на вооружение было принято уже много новых систем, в числе которых дальноходные торпеды, крылатые ракеты и гидроакустические комплексы новых типов. Все эти достижения науки и техники было решено внедрять на подводные лодки, для чего была проведена модернизация проекта 670 с шифром "Чайка". Главным конструктором остался В.П. Воробьев, впоследствии его сменил Александр Георгиевич Лещев (до этого был первым заместителем главного конструктора).
Еще в 1962 году, получив положительные результаты при отработке подводного старта "Аметиста", ОКБ-52 выступило с идеей создания унифицированного комплекса "Малахит", как для подводных лодок, так и для надводных кораблей. С 1964 года началась разработка новой тактической ракеты 4К-85, причем предусматривалось, что пусковые установки подводных лодок должны обеспечивать старт и новых "Малахитов" и старых "Аметистов". Довольно смелым было решение летно-конструкторские испытания нового комплекса проводить прямо с построенной головной лодки.
В общем, и целом модернизация технических средств проекта 670 напоминала таковую на 671РТ, который с 1971 года начала строить верфь в Горьком. Прорабатывалась возможность установки торпедных аппаратов калибром 650 мм для дальноходных торпед типа 65-76, с дальностью хода в 50 км и два 533-мм ТА – при невозможности старта ракет (например, по условиям погоды) с таким вооружением можно было поражать противника на предельных дальностях. Но более длинные ракетные контейнеры, увеличение площадей для постов предстартовой подготовки ракет, стесненность жилых помещений, а самое главное – стремительный рост водоизмещения при минимуме модернизационного запаса не позволили этого сделать – в результате осталось такое же торпедное вооружение, как и на 670, а в появившемся еще одном носовом отсеке более рационально и просторно был размещен экипаж.
Новый ракетный комплекс П-120 "Малахит" (ОКБ-52, генеральный конструктор В.Н. Чело- мей) имел максимальную дальность стрельбы до 150 км. В апреле – декабре 1974 года с К- 452 во время испытаний было сделано 8 пусков ракет "Малахит", из которых половина признана удачными. Принципиальным отличием нового, более дальнобойного комплекса, было применение универсального твердотопливного стартового агрегата, пригодного как для "мокрого", так и для "сухого" старта. Для повышения помехозащищенности ракеты на конечном этапе наведения в "помощь" радиолокационной включалась головка инфракрасного наведения. Внедрялась цифровая вычислительная машина, при помощи которой производилась предстартовая проверка всех восьми ракет одновременно, что снижало время подготовки к залпу в 1,3 раза. Для надежности обеспечения стабилизации и одержания подводной лодки в период старта вводилось автоматическое программное управление по дифференту и глубине.
Кроме этого, устанавливался более совершенный ГАК "Рубикон" (МГК-400), который за счет инфразвуковых приемников при нормальных гидрологических условиях обеспечивал обнаружение на дальностях до 180 км (против 25 у "Керчи"), а с принятием в 1978 году на вооружение цифрового ГАК "Скат" (МГК-500) началась его установка на лодки этого проекта (на флоте их классифицируют как 670М-1 и даже 670М-1 В, но, похоже, что обозначения эти неофициальные). Решение многочисленных задач давала информация, поступавшая от четырех антенн, обеспечивающих круговой обзор в режиме шумопеленгования, независимое автоматическое обнаружение и сопровождение целей (по курсовому углу), эхолокацию (измерение расстояния), направленную кодовую связь и индикацию работающих гидролокаторов. Эффективность ГАК обуславливалась повышением мощности, переходом на низкие (инфразвуковые) рабочие частоты и многорежимностью (возможностью перенастройки). Несомненно, одним из минусов было то, что для уточнения расстояния до объекта приходи- пось демаскировать себя активной посылкой эхосигнала.
Потребовалась установка аппаратуры для получения и обработки космического или авиационного целеуказания для возможности стрельбы на предельную дальность ракет.
Были установлены новые системы управления огнем ("Ладога"), новый комплекс связи "Молния", для приема сверхдлинноволновых сигналов на глубине старта ракет – антенное буксируемое устройство "Параван". Дальнейшее совершенствование системы передачи было направлено на решение проблемы связи с глубокопогруженными (до 150 метров) подводными лодками в условиях радиоэлектронного противодействия. В результате появился комплекс связи на сверхнизких частотах, антенной для которого служили… линии электропередач.