El proyecto del rompehielos nuclear fue desarrollado en el CKD-15 en 1953 y 1955, después de que el 20 de noviembre de 1953 el Consejo de Ministros de la URSS decidiera su construcción. El objetivo era acompañar caravanas a lo largo de la Ruta Marítima del Norte durante 6-8 meses, y si era necesario, hasta 12-14 meses.

El principal diseñador del proyecto fue V. I. Neganov, y la instalación nuclear fue diseñada por Igor Ivanovich Afrikantov. El académico A. P. Alexandrov fue nombrado director científico de los trabajos. Para los rompehielos, el instituto 'Prometeo' desarrolló marcas especiales de acero estructural AK-27 y AK-28.

Debido a la novedad del equipo, surgieron dificultades con la disposición del compartimento de máquinas, por lo que se decidió crear un modelo de madera. Esto permitió a los diseñadores trabajar en soluciones de disposición, lo que era más fácil y barato que realizar cambios en el barco en construcción.

El barco fue botado el 17 de julio o el 25 de agosto de 1956 en el astillero A. Marti en Leningrado. El principal constructor fue V. I. Chervyakov. Las turbinas para el barco fueron fabricadas por la planta Kirov, los turbogeneradores por la planta electromechanical de Járkov, y los motores eléctricos de propulsión por la planta 'Electrosila' de Leningrado.

Más de 500 empresas de la Unión Soviética desarrollaron 76 nuevos tipos de mecanismos y 150 nuevos modelos de equipos específicamente para el rompehielos. El rompehielos fue botado el 5 de diciembre de 1957, y la instalación de energía nuclear fue montada en 1958-1959. El lanzamiento físico del reactor nuclear tuvo lugar el 6 de agosto de 1959, y el 12 de septiembre de 1959, el barco partió para pruebas de mar bajo el mando de P. A. Ponomaryov.

Durante la construcción y las pruebas, a bordo del rompehielos visitaron muchas delegaciones y representantes de diferentes países, incluyendo al Primer Ministro del Reino Unido Harold Macmillan y al Vicepresidente de EE. UU. Richard Nixon. Durante su operación, el rompehielos atendió a 3740 barcos y fue galardonado con la Orden de Lenin.

El 3 de diciembre de 1959, el rompehielos fue transferido al Ministerio de la Flota Marítima y desde 1960 formó parte de la Compañía Marítima de Murmansk. El rompehielos nuclear 'Lenin' era un barco de cubierta lisa con una superestructura media alargada y dos mástiles. En la parte trasera se ubicó una plataforma de despegue y aterrizaje para helicópteros de reconocimiento de hielo. La instalación de generación de vapor nuclear de tipo agua-agua proporcionaba vapor a las turbinas de cuatro turbogeneradores principales, que alimentaban tres motores eléctricos de propulsión, que a su vez accionaban tres hélices. El barco contaba con dos estaciones eléctricas auxiliares autónomas y control remoto de los mecanismos. Se crearon buenas condiciones para la tripulación para largos viajes árticos.

Inicialmente, el rompehielos estaba equipado con tres reactores tipo OK-150, que en 1967 fueron reemplazados por reactores OK-900. Gracias a su alta potencia y autonomía, el rompehielos mostró un excelente rendimiento, lo que permitió extender el período de navegación.

Desde el 4 de noviembre de 1961, el capitán del rompehielos fue B. M. Sokolov. En 1966 se tomó la decisión de reemplazar la antigua instalación de tres reactores con reactores OK-150 por una más avanzada de dos reactores con reactores OK-900 debido a su baja reparabilidad. La antigua instalación fue desmantelada en la bahía de Tsivolki en Nueva Tierra después de la descarga de combustible. La instalación nueva fue completada para 1970.

El rompehielos tenía buena capacidad de navegación en hielo y en los primeros 6 años de operación recorrió más de 82 mil millas náuticas, atendiendo a más de 400 barcos. En total, recorrió 654 mil millas, de las cuales 563,6 mil millas fueron en hielo.

En junio de 1971, el rompehielos 'Lenin' fue el segundo de los barcos de superficie en pasar al norte del archipiélago de Tierra de Francisco José, comenzando su viaje en Murmansk y terminándolo en Pevek. Esto preparó la expedición del rompehielos 'Arktika' al Polo Norte en 1977.

El rompehielos 'Lenin' operó durante 30 años y en 1989 fue retirado de servicio, quedando en un muelle permanente en Murmansk. Actualmente, alberga un museo y se están realizando trabajos para ampliar la exposición.

En enero de 2016, el Ministro de Cultura de Rusia V. R. Medinski firmó una orden para incluir el rompehielos 'Lenin' en el registro estatal único de monumentos del patrimonio cultural de importancia federal. Tras una verificación que finalizó en octubre de 2018, se le otorgó al rompehielos un pasaporte que le confiere el estatus de objeto del patrimonio cultural de importancia federal de Rusia.

En la literatura se mencionan varios incidentes relacionados con la operación de la instalación del reactor OK-150, sin embargo, su clasificación exacta según la Escala Internacional de Eventos Nucleares es desconocida.

1. En febrero de 1965, durante la reparación de las bombas del reactor n.º 2, se produjo una breve parada en la circulación del agua, lo que llevó al sobrecalentamiento de la zona activa y al daño de los conjuntos de combustible. 95 elementos de combustible gastados fueron sobrecargados en el almacenamiento de la base de flotación 'Lepsé', los otros 124 elementos fueron colocados en un contenedor y hundidos en la bahía de Tsivolki.

2. En septiembre de 1965, se detectó una fuga en el primer circuito del reactor n.º 3, lo que limitó la potencia del segundo generador de vapor.

3. A principios de 1966, se produjo un incendio en el rompehielos que destruyó las rutas de cableado. Las consecuencias fueron eliminadas y el generador de vapor fue reemplazado.

4. En el verano de 1966, se detectó una nueva fuga en el reactor n.º 1, que no pudo ser reparada sin reemplazar el casco.

5. En 1967, se registró una fuga en las tuberías del tercer circuito en uno de los reactores, lo que requirió la apertura de la protección de hormigón y causó daños al equipo.

La decisión de reemplazar el OK-150 por el OK-900 fue tomada después de uno de estos incidentes y formalizada por un decreto del Consejo de Ministros de la URSS el 18 de febrero de 1967.