Первый поход К-27 носил испытательный характер. Предстояло проверить механизмы и технические средства корабля в условиях полной автономности. Кроме того, нужно испытать корабль и экипаж в различных климатических зонах, определить оптимальные режимы использования АЭУ. Поэтому курс К-27 был проложен из Арктики в экваториальную часть Атлантики. Идя в такой поход, решили увеличить состав экипажа АПЛ. Кроме штатного личного состава в поход шли председатель Правительственной комиссии вице-адмирал Г. Н. Холостяков (руководитель похода), контр-адмирал И. Д. Дорофеев и другие представители флота, а также группа специалистов промышленности, в которую входили главный конструктор АПЛ Л. К. Назаров и ведущий конструктор СКБ-143 Г. Д. Морозкин, возглавлявший при сдаче АПЛ испытательную партию энергетической установки.

К-27 вышла в море 21 апреля, а вернулась в базу через 51 сутки, 11 июня 1964 г. За 1240 ходовых часов она прошла 12425 миль, из них 12278 (99 %) — под водой. В походе энергетическая установка устойчиво работала во всех широтах, в том числе в экваториальных, где температура воды доходила до +25…+27 градусов, и системы охлаждения действовали на пределе своих возможностей. Температура в реакторном и турбогенераторных отсеках поднималась до 60 градусов, а в остальных — до 45. Влажность доходила до 100 %. И, тем не менее, корабль и экипаж выдержали все испытания. Это был первый поход советского корабля на полною автономность. И это был мировой рекорд непрерывного пребывания под водой. Увы, сегодня об этом можно узнать даже не из всякого справочника… Леонов Павел Фёдорович, командир К-27 с 1964 по 1968.

Второй поход свершился уже под командованием капитана 2 ранга П. Ф. Леонова. Старшим на борту корабля был капитан 1 ранга Герой Советского Союза А. П. Михайловский. Чтобы читатель проникся тем духом, условиями в которых экипаж совершал свой второй поход, привожу выдержку из дневника А. П. Михайловского, опубликованного им в своей книге «Вертикальное всплытие». К сожалению, ныне адмирал в отставке, проявил крайнюю тенденциозность и отразил только негативные стороны похода, забыв в этих записях рассказать о том, что экипажем и лично его командиром были выполнены ряд задач на пределе человеческих возможностей. Ни одного теплого слова.