В 1966 году крылатые ракеты П-5 были сняты с вооружения ПЛ проекта 651 и оставлены только ракеты П-6. В связи с этим с лодок было снято оборудование, относящееся к ракетам комплекса П-5.
По проекту 651 было построено 16 лодок. Головная К-24 была заложена 15.10.1961 г. и передана флоту 31.10.19 г., а последняя К-318, соответственно 29.03.1967 г. и 29.09.68г.
Первая атомная подводная лодка К-45, оснащенная шестью ракетами П-5, вошла в строй 28.06.1961г. Контейнеры с ракетами размещались в надстройке по три на каждом борту. Всего таких ПЛ (пр.659) было построено пять. С августа 1965г. по 1969 год ракеты были сняты, а лодки были переоборудованы в торпедные по пр.659Т.
Наиболее совершенной ПЛ, созданной под ракеты типа П-5 была атомная ПЛ пр.675, технический проект которой был закончен в сентябре 1960г. Головная ПЛ К-166 вступила в состав Северного флота 30 сентября 1963г. В надстройке ПЛ пр.675 было установлено 8 контейнеров, в которых устанавливались ракеты П-5 или П-6, позднее лодки получили ракеты П- 500.
Еще до принятия на вооружение ракеты П-5 в ОКБ-52 были начаты работы по различным модернизациям этой ракеты. Так, в 1959г. был разработан эскизный проект ракеты П-5РГ с радиолокационной головкой самонаведения (РГС) для стрельбы по надводным кораблям. В 1962г. проводили летные испытания ракет П-5 с противорадиолокационным покрытием ХВ-10, некий прообраз "Стелса".
Первая лодочная ракета имела и ряд недостатков: надводный старт ракеты, малая точность стрельбы при стрельбе на максимальную дальность – 80% ракет должны были попадать в круг радиусом 3 км, а остальные – вне его (что при стрельбе по площадям частично компенсировалось наличием спецбоеприпаса), полет ракеты мог происходить только над ровной местностью (без гор и возвышенностей), имелись также ограничения по направлению и скорости ветра.
Частично эти недостатки были устранены при модернизации ракеты П-5, проведенной в ОКБ-52 в 1958-1962гг. В состав системы управления ракеты "Берег" автопилот АП-70Д был введен доплеровский измеритель пути и сноса ракеты в полете, что в значительной мере ее зависимость от метеорологических условий и позволило в 2-3 раза улучшить точность стрельбы. В состав бортовой аппаратуры управления был введен высокоточный радиовысотомер РВ-5М, что позволило снизить высоту полета ракеты над морем до 250 метров.
Модернизированная ракета получила индекс П-5Д и прошла летные испытания с сентября 1959 г. по июль 1961г. Первый пуск состоялся с наземного контейнера СМ-49 и был неудачен. Интересно, что семь пусков П-5Д было проведено с подвижной пусковой установки 2П30 от сухопутной ракеты С-5 (аналог П-5).
Постановлением СМ от 2 марта 1962г. комплекс П-5Д был принят на вооружение.
Для испытаний комплекса П-5Д подводная лодка С-162 пр.644 была переоборудована в пр.644-Д. Переоборудование было начато на "Красном Сормове" в августе 1960 г. и закончено на достроечной базе в г.Северодвинске в январе 1961 года. В октябре -декабре 1961 года были проведены Г осударственные совместные испытания комплекса П-5Д на С-162 в объеме девяти пусков. По результатам испытаний комплекс П-5Д был рекомендован к принятию на вооружение.