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。
