406艇服役后一直到1995年都保留著當時中國潛艇標準的水線上淺藍色涂裝，同年該艇回到船廠進行了長達6年的大規(guī)模現(xiàn)代化改造和維修延壽，準備為1994年剛剛列入國家專項的094型做前期技術驗證。2001年，重新服役的406艇以全新的黑色涂裝亮相。
這次改裝實現(xiàn)了當初討論的092型后續(xù)艇的設想，更換了反應堆控制和保護測量系統(tǒng)，改善了整體安全性和靜音性，另外改裝了新一代慣性導航設備。外觀上406艇的聲吶和潛望鏡等探測設備也有改進，還應用了消聲瓦等降噪技術，而其“龜背”的改進更加明顯。
作為艇體非耐壓殼體部分，“龜背”在水下時有大量的水涌入。為了滿足這部分水在上浮下潛過程中的快速進出，和蘇聯(lián)667系列相似，406艇在“龜背”側面開設有多排流水孔。在這次改裝中流水孔由4排減少到2排，并采用了扁平條格柵結構以降低流體阻力和噪音。當然說到“龜背”內部的最重要的改進還是更換了巨浪-1A。相比巨浪-1，該彈采用了“巨浪上岸”的產物東風-21的改進型東風-21甲的復合推進劑和玻璃鋼發(fā)動機殼體等多項技術，成就了“東風下海”的佳話。導彈的射程從基本型的1700km延長到3000km以上。
