Надводное водоизмещение — 3101 т, подводное — 4069 т. Скорость — 23,3 узла в надводном положении и 30 узлов под водой. Максимальная глубина погружения — 300 м. Длина — 107,4 м, ширина — 7,9 м. Экипаж — 104 человека (в том числе 24 офицера), вооружение — 8 торпедных аппаратов диаметром 533 мм и 20 торпед. Имеет 2 водо-водяных атомных реактора и 2 паровые турбины мощностью по 17,5 тыс. л. с. каждая.
К-159 заложена на Северном машиностроительном предприятии #402 15 августа 1962 года. Спущена на воду 6 июня 1963 года и введена в строй 9 октября того же года. 4 ноября включена в состав Северного флота. За время службы лодка совершила 9 автономных походов общей продолжительностью 392 суток. Всего с момента постройки прошла 212618 миль за 25364 ходовых часов. Во время одного из выходов в море в марте 1965 года на лодке была обнаружена микротечь левого конденсатора, из-за чего АПЛ вернулась на базу.За годы службы К-159 прошла три плановых ремонта. 30 мая 1989 года была выведена из боевого состава ВМФ и поставлена на хранение в губе Гремиха на острове Островной.
Первая крупная авария с лодкой этого типа и вообще первая катастрофа советской атомной подлодки произошла в апреле 1970 года во время учений "Океан" в Бискайском заливе. На субмарине К-8 начался пожар из-за возгорания патронов регенерации воздуха. Шторм помешал взять всплывшую лодку на буксир, и через трое суток, несмотря на все усилия экипажа, она затонула. Погибли 52 члена экипажа.
К настоящему времени все АПЛ проекта 627А выведены из состава флота. Одни утилизированы, другие ждут своей очереди.