Na jednostkach typu Charlie wyeliminowano wiele problemów dręczących poprzednie okręty o podobnym zastosowaniu (typu Echo). Po raz pierwszy użyto systemu namierzania celu korzystającego z danych dostarczanych przez zwiad satelitarny, lecz nadzieje w nim pokładane nie spełniły się i Charlie pozostał zależny od tradycyjnego zwiadu powietrznego.
Według założeń Charlie miał być przystosowany do przenoszenia ośmiu pocisków rakietowych P-120 Malachit (w kodzie NATO SS-N-9 Siren), które miały być użyte na okrętach typu Papa. Pociski nie zostały jednak dostatecznie przygotowane, z tego też powodu zdecydowano się na użycie rakiet P-70 Ametyst (SS-N-7 Starbright), czyli wersji rozwojowej pocisku P-15 Termit (SS-N-2 Styx). Niewielki zasięg pocisków P-70 wymagał znacznego zbliżenia się do atakowanego celu, ale dzięki temu wyeliminowana została konieczność instalowania na okręcie dodatkowych urządzeń i radarów do korekcji kursu pocisku po odpaleniu, a także umożliwiło to stosowanie taktyki typu „wystrzel i zapomnij”. W latach 1967–1972 zbudowano 11 jednostek typu Charlie I w tempie około dwóch okrętów na rok. W 1972 rozpoczęto budowę typu Charlie II, na którym można już było zastosować pociski P-120 o dwukrotnie większym zasięgu niż P-70, a także unowocześniony system kierowania ogniem.