Ponorky třídy Charlie patří mezi menší a levnější plavidla, které měly být vyráběny ve „velkém“ měřítku a doplnit flotilu velmi nákladných ponorek třídy Papa (v této třídě nakonec byla vyroben pouze jedna ponorka). Jako první sovětské ponorky byly schopné odpalovat protilodní střely z pod hladiny. Dalším rozdílem od ostatních tříd sovětských ponorek je jeden atomový reaktor a jeden lodní šroub. Sovětské ponorky, na rozdíl od amerických byly vždy vybaveny dvěma reaktory a dvěma lodními šrouby. Tlakovodní atomový reaktor VM-4 poháněl ponorky třídy Charlie rychlostí pouhých 24 uzlů, což je poměrně málo na to, aby ponorka udržela krok s lodním svazem plujícím obvykle rychlostí 30 uzlů.

Zdá se, že  u této třídy ponorek byla odstraněna řada koncepčních a technických problémů, charakteristických pro třídu Echo.  Tvar jejich trupu byl výrazně lepší a v přídi trupu se nacházelo osm vypouštěcích šachet letounových střel, umožňující odpalování pod hladinou. Byly vybaveny pro zpracování a využívání dat z prvních sovětských satelitů, které měly nahradit zranitelné pozorovací letouny námořnictva s omezeným dosahem. V praxi ovšem tyto satelity nesplnily očekávání a tak ponorky Charlie i nadále zůstaly závislé na původních zdrojích dat. Také rakety SS-N-7, kterými byly ponorky vyzbrojeny, měly v porovnání s raketami SS-N-3 kratší dolet. To vyžadovalo, aby se ponorky více přiblížily k cíly. Na druhou stranu kratší vzdálenost letu eliminovala potřebu složitého naváděcího systému.

Charlie I. (projekt 670 "Skat")byl původně konstruován pro odpalování protilodních raket typu SS-N-9, které byly určeny i do výzbroje ponorek třídy Papa. Bohužel tyto rakety musely být z důvodu opoždění vývoje nahrazeny typem SS-N-7, což byla v podstatě modifikace raket SS-N-9 Styx. V letech 1967 až 1972 bylo postaveno celkem 11 ponorek vyzbrojených 8 raketami SS-N-7 s doletem okolo 30 mil. Teprve ponorky třídy Charlie II. (projekt 670M "Skat-M") se dočkaly modernějších raket SS-N-9 se zdokonaleným odpalovacím systémem. V následujících letech 1972 až 1980 bylo celkem postaveno 6 ponorek této třídy, každá s osmi raketami s doletem okolo 60mil. Pomalejší tempo stavby těchto ponorek bylo pravděpodobně dáno určitými konstrukčními problémy. Přece jen tyto ponorky patřily mezi nejmenší atomové ponorky druhé generace v sovětské ponorkové flotile.  

Kromě zařízení na odpalování letounových střel byly ponorky třídy Charlie vybaveny ještě šesti 533mm torpédomety. Vyzbrojeny mohly být až 12 torpédy včetně protiponorkových řízených střel SS-N-15 Starfish. Hladinové cíle byly sledovány radarem, podhladinové kontakty sonarem a pasivním systémem. Ponorky také disponovaly elektronickými systémy rušení.

23. června 1983 se jedna ponorka třídy Charlie II., K429 potopila v Beringově moři. Ponorka však byla vyzdvižena a vrátila se opět do služby. Ponorku však provázela smůla a ponorka se 13. září 1985 znovu potopila u přístavního mola. Tato nehoda stála život 16 námořníků a kapitán ponorky byl uznán odpovědným a uvězněn.

V lednu 1988 Sovětský svaz pronajmul jednu ponorku třídy Charlie I. Indii, kde sloužila až do ledna roku 1991 pod jménem Chakra. Další informace o pronájmu druhé ponorky nazvané Chitra se ukázaly jako nepravdivé.