俄罗斯维克托级核潜艇的总体设计和结构包含V-I、V-Ⅱ和V-Ⅲ型，以V-Ⅲ型艇为例进行介绍。该潜艇采用轴对称的水滴线型，采用双壳体结构，长宽比为10，有利于快速航行。指挥台和上层建筑设计低矮且平滑，以降低阻力和噪声，利用辅助推进器控制边界层，实现流体的层流状态。
艇尾部安装了导流罩，用于存放拖曳阵声呐装置，指挥台和部分非耐压壳体采用铝合金材质。随着型号升级，艇体长度增加，增设了新的壳体，用于安置新型武器和射击指挥系统。
潜艇内部布局分为8个舱室，包括鱼雷舱、生活舱、指挥舱、反应堆舱、主机舱、前辅机舱、后辅机舱和尾舱。动力系统由2台VM4压水堆和2台蒸汽轮机组成，提供150MW热功率和22.79MW轴功率。艇上采用单一推进轴，配备两组同轴双反转螺旋桨，水面和水下航速分别为20kn和31kn，还设有辅助螺旋桨以供机动使用。
武器系统包括533mm和650mm鱼雷发射管，搭载不同类型的鱼雷和反潜导弹，如SS-N-15和SS-N-16导弹。潜艇还装备有SS-N-21远程巡航导弹，具备常规和核弹头两种战斗部，射程远达3000km，可对陆地目标进行精确打击。
除了导弹，潜艇携带多种水雷，总装载量为24枚。电子设备方面，潜艇装备了综合声呐系统，包括低中频、高频和甚低频声呐，用于搜索警戒和攻击。导航系统包括惯性导航、静电陀螺仪和卫星导航，雷达和电子对抗设备则包括搜索雷达、侦察雷达、测向仪和电子战设备，确保通信和作战指挥的精确性。
潜艇还配备有中波、短波、超短波通信设备，以及低频和极低频拖曳天线，确保与水面舰艇和飞机的通信。作战情报指挥系统“公共汽车”型，集成了传感器信息处理、目标分析和作战建议等功能，全面支持潜艇作战。
该级艇是在第一代“十一月”(November)级攻击型核潜艇的基础上发展起来的。艇上首部装备主/被动低频探测声呐，专门跟踪西方弹道导弹核潜艇。以后又担负为本国弹道导弹核潜艇护航提供支援的使命。装备了经过改进的探测设备，大直径鱼雷发射管等，携带了先进的反潜导弹，共发展了V-I、V-Ⅱ、V-Ⅲ三型艇，成为俄罗斯攻击型核潜艇的主力。