上世纪60年代至80年代末，冷战逐渐达到高潮，美苏核潜艇在世界大洋中的激烈对抗举世关注。但在60年代，苏美海军太平洋舰队实力悬殊较大，苏军太平洋舰队尚未装备核潜艇，没有航母，只能积极使用柴油潜艇，挖掘潜力，与美军太平洋舰队核潜艇、航母编队展开以小搏大、以弱胜强的激烈对抗。
　　1962年古巴危机爆发时，美国海军各舰队进入高度战备状态，苏联北方舰队、波罗的海舰队、黑海舰队积极行动，尚未装备核潜艇的太平洋舰队也进入高度战备状态，柴油潜艇秘密进入指定海域执行任务，对抗来自大洋方向不断增加的威胁。
　　当时，苏联太平洋舰队实力非常有限，主要由613中型柴油潜艇执行对抗美军核潜艇的任务，重点查明美军导弹核潜艇和其他外国军舰战斗巡逻区域，搜索和跟踪美军航母，实战演练潜艇单艇和编队行动战术，开拓新的潜航区域。虽然不能完全满足舰队作战需求，但这些柴油潜艇在执行任务时已完全发挥出了潜艇设计战斗能力，战斗值勤效率较高，不仅能够克服自卑心理，消除个别官兵对战斗出海以及与敌军直接接触的畏惧情绪，发展各级司令部、指挥部、艇长和艇员的海洋思维，还能阻止对手随意掌握战区海底控制权。
　　613型柴油潜艇最初的最大续航时间为30天。通常只派完成了全部战斗训练课程、装备完好无损、不用检修和维修的潜艇出海执行战斗值勤任务。事先要做全面认真的准备，熟悉泊地，补编人员，装配鱼雷弹药，装运燃油储备、淡水、食品等。每艘潜艇的鱼雷武器战斗基数是22枚，其中包括2枚装配特种(核)战斗部的鱼雷，大大提高了柴油潜艇的战斗威力。
　　官兵们的生活条件非常艰苦。潜艇冷藏室不大，只能储存3天的食品，主要是肉、蔬菜、水果等，其余27天主要是吃罐头和黑、白面包干。为增加食品储备，出海前，官兵们尽量在干线、管道、仪器之间的空隙中塞满各种食品。没有特殊的潜航制服，最初全部是普通士兵衬衣、白衬裤，随便撕下一缕就当手巾擦汗用。在南半球海域漫长航行时，气候炎热，衣服问题特别突出。到了上世纪60年代末，开始发放一次性衬衣，不用换洗的裤头、背心。有了热带服装，官兵们战斗服役时的日常生活条件大为改善。
　　苏军在挑选战斗出海的艇员时非常严格，对学位要求较高，绝大部分水兵必须接受过中等以上教育，只有舵手信号兵读完中学7年级即可，而且不能有任何不良服役纪录，从未参加过任何民族和种族派别活动。平时由超期服役、经验丰富的军士协助军官，共同负责水兵的教育和训练，从起床到熄灯，一直和下属们在一起。
　　各级领导对潜艇战斗出海非常重视。艇长汇报完出海准备后，潜艇支队领导或支队长率领军官队伍先进行检查性出航，检验潜艇准备水平和艇员解决任务的能力，返回后提出意见，改正之后，开始装运食品。一切就绪后，支队向分舰队报告潜艇出航准备情况，如果是该潜艇首次战斗出航，舰队司令部还会派员详细检查准备情况，确认各种细节。之后，潜艇驶出彼得大帝湾，开始下潜，执行战斗任务。如果艇长是首次出海，支队长或舰队参谋长会率队上艇随航指导。
　　出发航线是从彼得大帝湾进入日本海，通过朝鲜海峡，驶进中国东海。白天潜航，夜间浮出水面为蓄电池充电。最初夜间到达朝鲜海峡，经过较深的西口，在浮出水面的状态下，强渡海峡。韩国海军护卫舰艇在此巡逻，由于有许多渔船经常通过这一海域，潜艇通常会伪装成民船悄悄通过。一夜之间，足够通过朝鲜海峡进入中国东海了。之后，潜艇在深水区域下潜，然后经琉球群岛进入菲律宾海，在其北部和中部海域搜索美军导弹核潜艇。通常先划分搜索区域，然后按计划行动，每个区域每次搜索期限为3天3夜。白天潜航搜索前进，夜间浮出水面充电，继续搜索，天亮前下潜，继续行动。由于苏军柴油潜艇噪声水平比美军导弹核潜艇低许多，因而隐蔽性较强，发现对方目标的概率也高。每艘潜艇上都有特种技术侦察分队，沿途监听美国和其他国家海军战斗指挥网，拦截和破译无线电信号和无线电交谈。
　　为保障行动成功，无论是在准备阶段，还是在进入海域以及进行战斗巡逻阶段，全体官兵非常重视潜艇出航的隐蔽性。浮出水面航行时，主要危险来自于美国海军基地反潜航空兵，夜间也很危险，因为美军反潜机主要用机载雷达搜索目标。苏军潜艇雷达工作搜索站只能判定对方雷达的载体(飞机或舰艇)、大概方向，根据信号强弱确定大致距离，虽然预警情报较少，但只要保持高度警惕，指挥得当，还是能够紧急下潜，避免被美军发现。
　　为此，太平洋舰队柴油潜艇支队在日常战斗训练中，非常重视紧急下潜机动演练。支队规定，全体艇员在顺利完成首要(组织)准备任务后，必须在深水湾完成100次静止和行进中紧急下潜演练，掌握最复杂最重要的机动技能后，才能出海。每个战斗班组都要演练，全面保障潜艇及时、成功规避，防止被美军飞机发现。
　　从战斗值勤区域返航时，最初的航线是从菲律宾海北上，经中国东海，绕过日本，经北方四岛海峡、拉彼鲁兹海峡进入日本海，然后返回太平洋沿岸的基地。由于返航途中需要较长时间，导致战斗值勤时间相应缩短，后来调整返航路线，沿与出海时相反的航线行驶，同样经过朝鲜海峡，从而缩短返航时间，保障潜艇更长的战斗值勤时间。
　　在单艇独自出航积累足够的经验后，开始提出编队出航前往大洋海域值勤的战斗任务。几艘潜艇在相邻巡逻区内自主、协同行动，覆盖美军导弹核潜艇出没的大部分区域。出发时，潜艇各自出航，在朝鲜海峡附近水域会合，然后组成编队，度过海峡，之后分别下潜，进入各自巡逻区域执行任务。这对协调指挥、保障潜艇相互安全提出了更高要求。有时，舰队司令部得到美军航母攻击编队航行情报后，立即重新调整潜艇战斗编队队形，所有潜艇保持规定间隔、航向、速度和下潜深度，同时追踪敌舰，在美军航母编队将要通过的海域，在最有利的位置上组成潜艇幕障，阻止敌人。
　　后来，太平洋舰队几艘613型潜艇进行一系列改进，装配新型声纳设备，升级为613V型，续航时间增加到45天。1965年美国悍然发动越南战争后，为侦察和跟踪美军在中国南海的行动，当年8月，苏军太平洋舰队补充装备了几艘潜艇，其中包括S-145号613V型潜艇，在8～9月天气最热(潜艇隔舱内最高温度达到摄氏60度)、台风开始肆虐的时期，完成了2000多海里的战斗出航，谢科托夫中校指挥S-145号潜艇多次创造苏联柴油潜艇战斗出航的最佳记录，证明太平洋舰队具备较强的潜艇作战能力。613型潜艇也成为最可靠的潜艇，在战后建造的200多艘该型潜艇中，只有3艘发生事故沉没，并且全部是由人为因素造成的。
　　到20世纪60年代末，613型潜艇时代结束了，逐渐被611、641大型柴油鱼雷潜艇和629、651导弹潜艇替代，战斗值勤水域由大海扩展到大洋，从而正式进入了苏联海军的大洋时代。
　　1970年4～5月，苏联海军四大舰队所有战备力量根据“海洋”大规模演习的统一设想和计划，在海军总司令亲自指挥下，进入大洋水域实战练兵。太平洋舰队柴油潜艇直接参加，仍在服役的613型潜艇通过桑加尔海峡和朝鲜海峡进入阵地，搜索和跟踪进入日本海的美军航母编队。S-62号潜艇装配雷达定位设备，密切监视、随时通报广大面积水域内水面和空中情况。几艘柴油潜艇执行特种搜索反潜行动，在彼得大帝湾，搜索和驱逐经常抵进符拉迪沃斯托克侦察的美军核潜艇。新型641大型柴油潜艇则南下进入菲律宾海，密切监视美军导弹核潜艇的一举一动。
　　太平洋舰队柴油潜艇还经常执行其他任务，其中包括在乌利斯湾对太平洋和印度洋进行重力测定摄像侦察任务，协助计算人造地球卫星、巡航导弹、弹道导弹和其他目标飞行轨迹。太平洋舰队第8战役分舰队(印度洋分舰队)长期在印度洋执行任务，经常保持2～3艘641大型柴油潜艇进行战斗巡逻，每艘潜艇续航时间为90天，一次轮换可连续进行9～18个月的战斗值勤。在两伊战争期间，第8分舰队潜艇在印度洋北部进入战备状态，圆满完成了保障波斯湾内苏联船只安全的任务。在伊拉克入侵科威特地区，局势激化后，第8分舰队潜艇密切监视美军航母编队，搜索美军核潜艇，切实保障苏联在中东地区的战略利益。