Церемония спуска лодки на воду. Гребной винт закрыт из соображений секретности
Первая подводная лодка проекта 955 была зачислена в списки кораблей ВМФ России 19 августа1995 года под именем «Санкт-Петербург»[3]. 1 мая 1996 года корабль сменил имя и стал называться «Юрий Долгорукий». Под этим именем субмарина и была заложена 2 ноября1996 года под заводским номером 201 в стапельном цехе № 55 «Севмаш» в городе Северодвинске. В связи с недостаточным финансированием и изменениями в проекте формирование прочного корпуса было завершено в основном лишь к 2005 году. В подобных условиях для ускорения строительства был использован задел недостроенной подводной лодки К-337 «Кугуар» проекта 971 «Щука-Б», заводской номер 836. С этого времени велись активные работы по достройке корабля. Формирование двух экипажей происходило с 9 июля[3] по 5 сентября 2003 года[4].
Вывод из цеха в плавучий док «Сухона» состоялся 15 апреля 2007 года. 12 февраля 2008 года подводная лодка была спущена из плавучего дока на воду и поставлена у достроечной стенки[5]. На строительство лодки было потрачено 23 млрд рублей, из них 5 млрд в 2007 году.
В апреле 2008 года готовность составляла 94 % (выход в море возможен при готовности 91 %)[6].
19 июня 2009 года АПЛ отправилась на ходовые испытания, которые продлились до 10 июля[9]. На испытания подводная лодка вышла под командованием капитана I ранга Владимира Ширина, сменившего на этом посту капитана 1-го ранга Константина Митькина[10]. Результаты ходовых испытаний были признаны успешными: проверены ходовые качества подводной лодки, работа атомного реактора, электронные системы.
В начале августа 2010 года успешно завершился второй этап испытаний[11][12].
В середине ноября 2010 года крейсер вернулся с очередных заводских испытаний[13][14]. По словам заместителя начальника производства № 1 В. А. Прокофьева план выхода был «в основном выполнен»[13]. Отмечалось также, что во время испытаний возникли вопросы, которые сразу решить не удалось[13].
В середине декабря 2010 года крейсер вышел на очередной этап ходовых испытаний в Белом море[15].
Планировалось, что для передачи крейсера флоту потребуется провести пять — шесть выходов в море[11].
В мае 2011 года подводная лодка была выведена из эллинга завода «Севмаш», где она проходила «подготовку к завершающим этапам государственных ходовых испытаний»[16].
В середине июня 2011 года завершились первые морские испытания, предусмотренные на 2011 год[17]. Из похода «Юрий Долгорукий» вернулся вместе с ТРПКСН «Дмитрий Донской»[17].
В 2010 году на лето было запланировано не менее двух запусков с АПЛ «Дмитрий Донской»[19]. В случае успешного проведения испытаний запуски должны были продолжиться осенью с АПЛ «Юрий Долгорукий»[19]. В случае успешного одиночного запуска должны были провести залповый пуск[19].
В октябре 2010 года «Юрий Долгорукий» осуществил выход на полигон в Белом море для учебных пусков торпед и проверок бортовых систем. Первый пуск «Булавы» с К-535 планировалось осуществить до конца 2010 года, причём перед этим корабль должен был впервые выполнить торпедные стрельбы[20].
28 июня 2011 года лодка выполнила первый пуск БРПЛ «Булава». Пятнадцатый испытательный пуск ракеты прошёл успешно[21].
27 августа 2011 года и 28 октября 2011 года были произведены шестнадцатое и семнадцатое испытания межконтинентальной баллистической ракеты «Булава», которые также прошли успешно. 23 декабря 2011 года был успешно осуществлен залповый пуск двух ракет «Булава» по полигону Кура[22].
Пуск МБРР-30 «Булава-30» с РПКСН К-535 «Юрий Долгорукий» произведен успешно 29 октября 2014 года из акватории Баренцева моря по полигону Кура на Камчатке[23][24].
9 сентября 2013 года «Юрий Долгорукий» прибыл к месту постоянного базирования — гарнизон Гаджиево[28].
8 декабря 2013 года лодка прибыла на «Севмаш» для прохождения ремонта. В ходе госиспытаний АПЛ прошла 20000 миль[29]
Командир корабля В. В. Ширин у перископа
10 января 2013 года «Юрий Долгорукий» вошёл в состав ВМФ России[30].
По итогам 2014 года корабль был признан лучшим подводным кораблём Северного флота[31].
15 октября 2015 года «Юрий Долгорукий» завершил свою первую боевую службу подо льдами Арктики[32]. Поход продолжался около двух месяцев.
22 мая 2018 года провел залповую стрельбу, выпустив четыре ракеты «Булава» по камчатскому полигону Кура[33]. Четырёхракетный пуск стал первым в истории комплекса Д-30 «Булава» и подлодок проекта 955 «Борей».
24 августа 2019 года АРПКСН К-535 «Юрий Долгорукий», в соответствии с планом совместной боевой подготовки с АРПКСН К-114 «Тула»проекта 667БДРМ «Дельфин» выполнил пуск ракеты «Булава» по полигону Кура на Камчатке[34].
3 сентября 2024 года СМИ сообщили, что головной АРПКСН К-535 «Юрий Долгорукий» в настоящее время проходит первый плановый ремонт, он продлится два–три года, то есть до 2027 года, после чего крейсер будет в строю как минимум ещё 20 лет до 2047 года[35].
