В 1967 году в состав ВМФ вошел первый советский атомный подводный крейсер стратегического назначения (проект 667А) с 16 баллистическими ракетами на борту. В годы «холодной войны» на стапелях «Севмаша» строилось по 5 атомных подводных ракетоносцев в год, благодаря чему был достигнут морской ядерный паритет с США. В 1969 году на «Севмаше» была построена первая в мире высокоскоростная АПЛ с корпусом из титановых сплавов (проект 661), в 1981 году - самый крупный в мире тяжелый атомный ракетный подводный крейсер (проект 941), а в 1983 году - самая глубоководная в мире АПЛ (проект 685). В 2001 году была завершена постройка серии малошумных многоцелевых АПЛ (проект 971).
Сегодня «Севмаш» - единственная верфь России, осуществляющая серийное строительство атомных подлодок. 12 февраля 2008 года был спущен на воду головной атомный подводный ракетоносец 4-го поколения «Юрий Долгорукий» (проект 955). В настоящее время корабль проходит этап комплексных швартовных испытаний, готовится выйти на морские испытания. Планируется, что в 2009 году АПЛ «Юрий Долгорукий» будет передана ВМФ. Вслед за ним на стапеле строятся серийные корабли «Александр Невский» и «Владимир Мономах», готовится к закладке еще один крейсер такого же класса. Кроме создания новейших стратегических ракетоносцев «Севмаш» продолжает строительство многоцелевых АПЛ нового проекта. Ожидается, что в 2010-2011 годах ВМФ получит головную многоцелевую АПЛ «Северодвинск» (проект 885). Закладка этого корабля на «Севмаше» состоялась еще в декабре 1993 года.