Лодка вышла в Гренландское море. Погода не баловала. С запада дул пронзительный и сильный ветер, волнение 4 балла. Первую ракету запустили из надводного положения по полигону на Новой Земле. Жуков находился на крейсере «Михаил Фрунзе». Лодка вышла в район стрельб, открыла крышку люка и произвела пуск ракеты без стартовых головных двигателей. Из шахты вырвалось пламя, затем показалась ракета, раздался мощный рев, ракета ушла в сторону полигона. Жуков наблюдал это через мощный стационарный бинокль. Затем на ракетной палубе показались люди, которые осмотрели шахту. Люк закрылся, с К-123 доложили, что ракета ушла штатно, разрушений шахты нет. Шахта герметична. Лодка погрузилась и установила связь по звукопроводке. Пришли данные о падении инертной боеголовки. В полигон попали! Передали об этом на лодку. Комдив Самарин с лодки передал о готовности к пуску. Дали «добро» на залповую стрельбу из-под воды двумя инертными ракетами. С промежутком в тридцать секунд из воды выскочили две ракеты, украшенные хвостами пламени, расходящимися от головы ракеты, затем громкий хлопок сработавших маршевых двигателей, а головные двигатели отделились от ракет и упали в океан. Одна должна упасть на полигоне, а вторая пошла на максимальную дальность и должна была упасть на полуострове Таймыр. После этого крейсер отошел от лодки на двадцать миль, на корабле сыграли «Атомную тревогу», включили орошение. Лодка штатно отстрелялась по полигону на Новой Земле боевым зарядом мощностью 1 мегатонна. Взрыв произошел на высоте 1,5 километра над полигоном «Черная Губа». Круг отклонения составил 2,8 километра. После получения РДО о взрыве Жуков отправил шифровку Сталину. В ответной радиограмме Сталин поздравил моряков и ракетчиков с успехом, сообщив, что коллектив разработчиков, судостроителей и экипаж лодки представлены к правительственным наградам.

Возвращение прошло штатно, но осмотр лодки у причала выявил частичное разрушение уплотнений потоком горячих газов из стартовых двигателей. В серию ракета пошла со стартовыми ускорителями, расположенными под ракетой. На переделку ушло полгода, за это время Янгель и Макеев успели провести испытания своих ракет. На вооружение были приняты две ракеты: Р-21 и Р-11фм, Макеев превысил допустимую длину ракеты и, несмотря на отличные характеристики, в серию его ракета не пошла. Под нее не оказалось носителя. Р-11 тоже не долго стояла на лодках. Через три года ее сняли с вооружения после целой серии аварий с баками окислителя и долгой процедурой заправки. Ее заменили Р-27 Макеева, следующей ракетой, которую он разработал.