A son admission au service actif, il est équipé de 16 missiles balistiques de type M20 comportant chacun une tête nucléaire d'une mégatonne et d'une portée supérieure à 3000 km. Il a subit une refonte, dite "refonte M4", réalisée à Cherbourg du 1er février 1985 au 19 octobre 1987 et qui a consisté principalement à la mise en place d'un nouveau système d'armes qui permettait de lancer des missiles dotés de 6 têtes nucléaires indépendantes d'une puissance unitaire de 150 kt d'équivalent TNT, à des distances supérieures à 4 500 km avec une grande précision. La refonte M4 concernait également le système d'armes tactiques qui comprend, un sonar de coque à hautes performances et une antenne linéaire remorquée adaptée à la détection des sous-marins. Le Tonnant peut également mettre en œuvre le missile SM39, version navalisée de l'Exocet. Les équipements et armes tactiques ont été mis au niveau de ceux de L'Inflexible et les formes de la coque reconstruites sur le modèle de ce SNLE. Au total, le bâtiment aura navigué plus de 100 mois en 18 ans et demi de service, sur 54 patrouilles opérationnelles. Il aura aussi participé en juillet 1994 et mai 1999 à des exercices Pilou, qui consistent à simuler le sauvetage d'un équipage de sous-marin en détresse, par l'intermédiaire d'un petit sous-marin d'assistance, le DSRV, appartenant à la marine américaine. La dernière cérémonie des couleurs sur le SNLE Le Tonnant a eu lieu le 16 décembre 1999. Il a été ramené au simple état de coque baptisée Q755 et attend sa démolition à Cherbourg.
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