长99.4米，宽12.9米，水上航行时吃水10.9米，水上排水量7460吨，水下排水量9150吨，水下最大航速35节，最大潜度600米，全艇编制133人，其中12名军官。其动力装置为1座通用电气公司S6W压水反应堆，2台蒸汽轮机，功率38.8MW，约52000马力，单轴，泵喷射推进器。

“海狼”级外形一改美国核潜艇传统的较大长宽比，而重新采用了“大青花鱼”号试验潜艇的小长宽比水滴线型，与“洛杉矶”级相比，“海狼”级的长宽比从10.88下降到7.7，这种艇型有诸多优点，如提高航速、改善机动性、有利于舱室布置和增加隐身性能等。经过反复论证和权衡利弊，“海狼”沿用了美国海军单壳体形式，采用了既抗震又抗海水压力的HY-100高强度钢，其屈服压力为82公斤/平方毫米。它所选择的S6W型加压水冷式反应堆原为水面舰艇使用，这是首次安装在潜艇上，具有结构紧凑、输出功率大等优点。

“海狼”级的第三艘“吉米·卡特”号，增加了一条长约100英尺的舱段。总长度将达到139米左右，水下排水量可达12151吨，造价高达32亿美元。