Głębiny morskie intrygowały ludzi od dawna. Już w 1472 roku pochodzący z Wenecji inżynier zamieścił w swojej książce rysunek i opis okrętu podwodnego. Okręty podwodne zaczęto jednak traktować naprawdę poważnie dopiero wtedy, gdy rządzący zrozumieli, że mogą one stanowić bardzo groźną broń.
Pierwszy okręt podwodny był zabawką. W 1620 roku zaprojektował go holenderski lekarz, który był z zamiłowania konstruktorem, Cornelius van Drebbel, służący na dworze króla Anglii Jakuba I. Łódź, która mogła pływać pod powierzchnią wody, stanowiła nie lada atrakcję dla króla i całego dworu. Okręt Drebbela został zbudowany z drewna. Kadłub, żeby nie przeciekał, pokryto natłuszczoną skórą. Siłę napędową stanowiły wiosła zamontowane w specjalnie uszczelnionych rękawach.
Głębiny morskie intrygowały ludzi na długo przed powstaniem okrętu Corneliusa van Drebbela. Już w 1472 roku pochodzący z Wenecji inżynier wojskowy Robert Valturio zamieścił w swojej książce rysunek i opis okrętu podwodnego. Był to jednak tylko projekt, którego nigdy nie zralizowano.
Okręty podwodne zaczęto jednak traktować naprawdę poważnie dopiero wtedy, gdy rządzący zrozumieli, że mogą one stanowić bardzo groźną broń. W 1718 roku pracujący w stoczni Jefim Nikonow wysłał do cara Piotra I projekt takiej jednostki uzbrojonej w "ogniste rury". Car był zaintrygowany pomysłem i wezwał konstruktora. Nikonow zbudował model, a potem statek w naturalnych rozmiarach. Niestety, konstrukcja przeciekała. Zanim usunięto wszystkie usterki, Piotr I zmarł i Nikonow nie mógł uzyskać funduszy na prowadzenie dalszych eksperymentów.Po raz pierwszy użyto łodzi podwodnej do ataku na okręt nieprzyjaciela w 1776 roku podczas wojny o niepodległość Stanów Zjednoczonych Ameryki. Niewielka łódź podwodna "Turtle" (czyli "Żółw") miała doczepić minę do stojącej na kotwicy w Zatoce Nowojorskiej brytyjskiej fregaty "Eagle" (czyli "Orzeł"). Atak nie powiódł się, jednak "Żółwiowi" udało się niepostrzeżenie podpłynąć do brytyjskiego okrętu, udowadniając przydaność militarną tego typu jednostek. Śrubę okrętową "Żółwia" napędzał pedałujący człowiek.
Znacznie większe możliwości oferował natomiast zbudowany w 1800 roku "Nautilius" Roberta Fultona. Jako napęd służyła ręczna korba połączona ze śrubami. Mógł zejść na głębokość 8 metrów, a gdy wychodził z zanurzenia, stawiano na jego pokładzie składany maszt i rozpinano żagiel. W 1801 roku okręt potrafił zniszczyć miną jednostkę nawodną i dzięki butlom ze sprężonym powietrzem mógł przebywać w zanurzeniu 4,5 godziny.
Dla pierwszych konstruktorów okrętów podwodnych jednym z głównych problemów było znalezienie odpowiedniego napędu. W 1859 roku Holender Tetar van Elven przedstawił projekt jednostki napędzanej maszyną parową i wyposażonej w tak zwaną rurę optyczną, praprzodka dzisiejszego peryskopu. Silniki parowe nie nadawały się jednak do pracy w zanurzeniu. Przełom przyszedł wraz z zastosowaniem silnika elektrycznego.
Pod koniec XIX wieku prace nad okrętami podwodnymi nabrały rozpędu. Jednym z najbardziej uzdolnionych konstruktorów tego okresu był Polak, Stefan Drzewiecki. To on jako pierwszy zwodował w 1884 roku okręt podwodny z silnikiem elektrycznym. Jego konstrukcje przyciągnęły uwagę cara Aleksandra III. Władca rosyjskiego imperium po udanej prezentacji prototypu nakazał budowę 50 identycznych jednostek dla rosyjskiej armii. Te pierwsze konstrukcje Drzewieckiego poruszano siłą ludzkich mięśni. Śrubę wprawiały w ruch po prostu pedały i system przekładni. Sam okręt był już bardzo skomplikowanym urządzeniem. Zabierał na pokład czteroosobową załogę. Miał pompy służące do zmiany ilości balastu, system automatycznego uzupełniania tlenu oraz peryskop. Wyposażono go w dwie miny z przyssawkami. Drzewiecki nadal unowocześniał swoje konstrukcje. Po jakimś czasie jako napędu zaczął używać silnika elektrycznego o mocy 1 KM, który pozwalał okrętowi podwodnemu rozwinąć prędkość 4 węzłów.
Lepszym rozwiązaniem od maszyny parowej wydawał się być silnik benzynowy, lecz miał tę niedogodność, że opary paliwa są bardzo wybuchowe. Pomimo to na początku XX wieku zbudowano wiele łodzi podwodnych z takim napędem.
Pierwsze łodzie brytyjskie znane były jako statki typu Holland, od nazwiska ich konstruktora. Jednostki te miały długość 19,3 m i maksymalną szerokość 3,6 m. Na powierzchni okręt napędzany był silnikiem benzynowym, uzyskując prędkość 12 węzłów. Jednocześnie silnik ten ładował akumulatory. Pod wodą wyłączano silnik benzynowy, włączano zaś silniki elektryczne, które nadawały okrętowi maksymalną prędkość 8 węzłów.
W końcu silniki benzynowe zastąpiono silnikami dieslowskimi, pracującymi na o wiele mniej niebezpiecznym paliwie, jakim jest ropa. Na początku silniki dieslowskie bezpośrednio napędzały okręt, gdy ten znajdował się na powierzchni. Potem wprowadzono okręty o napędzie dieslowsko - elektrycznym. W tym rozwiązaniu silnik elektryczny napędza jednostkę zarówno pod jak i na wodzie. Silniki dieslowskie pracują, gdy okręt jest wynurzony i poruszają generatory zasilające silnik elektryczny i jednocześnie ładujące akumulatory.
W 1943 roku Niemcy skonstruowali tak zwane "chrapy". Była to rura, we wnętrzu której umieszczono przewód doprowadzający powietrze do silnika dieslowskiego i rurę wydechową. Silniki spalinowe mogły pracować, ładując akumulatory, wtedy gdy okręt był zanurzony na tyle, by rura wystawała ponad wodę. Okręt nie musiał się więc wcale wynurzać (przynajmniej w teorii), co sprawiało, że był trudny do wytropienia.
Pierwszy okręt podwodny z reaktorem atomowym "Nautilius", zwodowała marynarka amerykańska w styczniu 1954 roku. Rychło się okazało, że nowy napęd daje tego typu jednostkom wręcz niewyobrażalne możliwości. W 1960 roku USS "Triton" wypłynął w podwodny rejs dookoła świata. Przebywał w zanurzeniu 83 dni i 10 godzin. Trzy lata później radziecki atomowy okręt podwodny przeszedł pod lodami Arktyki, wynurzając się dokładnie na biegunie północnym. Potwierdziło to, że jednostki tego typu, uzbrojone w rakiety z głowicami jądrowymi, mogą nie zauważone dotrzeć nawet w najdalszy zakątek świata, stanowiąc olbrzymie zagrożenie zarówno militarne, jak i ekologiczne.
Atomowe okręty podwodne są tak drogie, że tylko marynarki wojenne najbogatszych państw mogą sobie na nie pozwolić. Okręty te dzielimy na dwa główne typy. Podwodni myśliwi, czyli okręty pościgowe oznaczone też angielskim kodem SSN, służą do tropienia i niszczenia jednostek przeciwnika, w tym także okrętów podwodnych. Są one bardzo szybkie, uzbrojone w torpedy oraz wyposażone w czułe sonary pasywne służące do wychwytywania "szumu charakterystycznego", czyli dźwięku wydawanego przez okręt przeciwnika, dzięki któremu wprawny operator może go dokładnie zidentyfikować i zlokalizować. Parametry tego dźwięku zależą głównie od prędkości obrotowej śruby oraz ilości i kształtu łopatek. Niezależnie od tego jak cichy jest okręt przeciwnika, można go zawsze zlokalizować za pomocą sonaru aktywnego. Urządzenie to emituje falę akustyczną, która jest ponownie wychwytywana po odbiciu od jednostki namierzanej. System ten działa zupełnie podobnie do radaru, ma jednak tę niedogodność, że okręt go stosujący sam jest natychmiast lokalizowany przez przeciwnika.
Rosyjskie podwodne okręty pościgowe klasy Alfa, znane również jako "złote rybki", mogą zanurzać się na głębokość do 700 metrów oraz osiągają maksymalną prędkość pod wodą 110 km/h. W czasach zimnej wojny USA i ZSRR stworzyły potężne floty okrętów pościgowych, których zadaniem było ciche czatowanie w pobliżu portów przeciwnika oraz śledzenie "zdobyczy" wychodzącej w morze.
Najczęściej uwagę podwodnych myśliwych przyciągają największe okręty podwodne jakie widział świat, podwodne nośniki międzykontynentalnych rakiet balistycznych wyposażonych w głowice jądrowe. Mogą one odpalić swój groźny ładunek spod wody, a głowice osiągną cele odległe o tysiące kilometrów. Okręty takie, określane angielskim skrótem SSBN, posiadają Stany Zjednoczone, Rosja, Wielka Brytania, Francja oraz Chiny. Możliwość wielomiesięcznego pozostawania pod wodą bez wykrycia oraz ruchliwość dają im ochronę przed prewencyjnym uderzeniem jądrowym, co jest ich wielką zaletą w porównaniu do wyrzutni lądowych. Okręty te określane są czasem mianem broni odwetowej, gdyż po ataku nuklearnym przeciwnika z nich ma być przeprowadzony kontratak.
Największe okręty podwodne, 170 metrowe rosyjskie Tajfuny, to właśnie jednostki przenoszące broń nuklearną. Ich wyporność jest porównywalna z wypornością krążowników z czasów II wojny światowej. Okręty te nie muszą być bardzo szybkie, za to powinny być bardzo ciche, aby nie wytropili ich podwodni myśliwi.
Wszystkie okręty podwodne zanurzają się w taki sam sposób. Przygotowując się do zanurzenia, okręt wypełnia swoje zbiorniki balastowe wodą tak, by ważył tyle, ile waży wypierana przez niego woda. Okręt tak wyważony ani nie tonie, ani nie wypływa na powierzchnię. Aby się zanurzyć, wystarczy tylko odchylić stery głębokości w dół.
Jeśli okręt ma się na chwilę wynurzyć, ster głębokości odchylany jest w przeciwną stronę. Gdy planowany jest dłuższy pobyt na powierzchni wody, opróżnia się zbiorniki balastowe, wtłaczając do nich sprężone powietrze. Okręt staje się lżejszy od wypieranej wody i wypływa na powierzchnię.
Atomowy okręt podwodny może całymi miesiącami pływać w zanurzeniu, stąd niezbędne jest stworzenie załodze odpowiednich warunków bytowych. Należy zmieścić na pokładzie odpowiednie ilości jedzenia. Bardzo istotny jest wydajny system klimatyzacyjny. Utrzymuje on stałą temperaturę oraz wilgotność powietrza na statku, usuwa wydychany dwutlenek węgla i zastępuje go tlenem, produkowanym na statku dzięki elektrolizie wody - czyli rozkładowi jej na tlen i wodór. Ścieki przechowuje się w zbiornikach, skąd od czasu do czasu są wypompowywane do morza.
Słodką wodę otrzymuje się przez destylację wody morskiej. Słona woda jest odparowywana, natomiast para wodna ponownie skraplana w osobnym naczyniu, by otrzymać czystą wodę bez soli mineralnych.
Pierwsze peryskopy używane na łodziach podwodnych były bardzo proste i niedoskonałe. Otrzymywano w nich odwrócony obraz (morze było tu nad horyzontem) wyświetlany na matówce. Później wprowadzono o wiele bardziej złożone urządzenia, pozwalające nawigatorowi obserwować szczegółowo powierzchnię wody, niebo a nawet dno morskie. Do przyrządów takich należą peryskop skombinowany z sekstantem, do śledzenia położenia Słońca, gwiazd i Księżyca, urządzenia radarowe, systemy telewizji z kamerami do pracy w warunkach wyjątkowo złego oświetlenia jak również echosondy. Dzisiejszy, bazujący na żyroskopach, kompleksowy system nawigacyjny łodzi podwodnej wykreśla pozycję statku z dokładnością tak dobrą, że niewielkie korekty za pomocą systemów nawigacji satelitarnej nie są przeprowadzane częściej niż raz na parę dni.
Na okrętach zainstalowane są skomputeryzowane systemy kontrolujące torpedy po ich odpaleniu. Gdy torpeda osiąga strefę celu, naprowadzanie przejmuje wbudowane w nią urządzenie, kierujące się odgłosami wydawanymi przez śrubę napędową lub zakłóceniami pola magnetycznego pochodzącymi od stalowego kadłuba.
Okręty można wyposażać też w samosterujące pociski typu Cruise, które mogą być wystrzeliwane zarówno z powierzchni jak i spod wody. Cruise leci tuż nad falami, niewidoczny dla radaru, aż uderzy w swój cel. Zasięg tego typu pocisków wynosi do 400 km.
Głównym uzbrojeniem okrętów klasy SSBN są międzykontynentalne pociski balistyczne wyposażone w głowice nuklearne. Współczesne okręty przenoszą do 24 pocisków, każdy wyposażony w kilka bądź kilkanaście oddzielnych głowic. Jednostki należące do USA i Wielkiej Brytanii wyposaża się w pociski Polaris (zasięg do 4500 km), Posejdon (4800 km) bądź Trident (7200 km).
Najpoważniejszą awarią jaka może przytrafić się łodzi podwodnej jest uszkodzenia kadłuba. Widmo tego zdarzenia spędza sen z powiek każdego podwodniaka. Kadłub jest podzielny na odrębne części grodziami wodoszczelnymi, tak że po uszkodzeniu zalana zostanie tylko sekcja nimi ograniczona. Jednakże poważniejsze uszkodzenie może skończyć się zalaniem paru sekcji oraz zatopieniem okrętu. Innym zagrożeniem jest pożar w przedziale silnikowym.
Jeżeli unieruchomiona łódź podwodna nie może wypłynąć na powierzchnię, ale jest szczelna, stabilna i spoczywa na stosunkowo niewielkiej głębokości, to załoga może opuścić ją poprzez włazy - śluzy ratunkowe. Członkowie załogi brytyjskich okrętów podwodnych używają do tego celu specjalnych kamizelek ratunkowych w kształcie kaptura zakładanego na głowę. Marynarz wchodzi do śluzy i zakłada kamizelkę. Ta jest napełniana powietrzem poprzez podłączenie do specjalnego zaworu. Potem śluza jest zatapiana wodą i otwiera się zewnętrzna klapa. Marynarz dzięki kamizelce wznosi się swobodnie ku powierzchni, oddychając powietrzem zawartym wewnątrz niej.
Załogi okrętów unieruchomionych na większych głębokościach nie mogą uciec w ten sposób - ciało ludzkie nie jest w stanie wytrzymać ciśnienia panującego na dużej głębokości. Jedyną drogą ratunku są miniaturowe podwodne łodzie ratunkowe. Łodzie te są dostarczane do miejsca katastrofy na jednostce nawodnej, ewentualnie drogą powietrzną. Łódź ratunkowa jest opuszczana do wody oraz kierowana w stronę zatopionej jednostki. Przyczepia się do niej nad włazem ratunkowym poprzez specjalny stalowy kanał, łączący właz okrętu podwodnego z włazem łodzi ratunkowej, zapewniając bezpieczne przejście załodze. Aby ewakuować załogę, łódź taka musi wykonać parę kursów.
Pod rosyjską banderą pływa od 15.04.2007 roku najnowocześniejszy okręt podwodny świata - atomowy "Jurij Dołgoruki". To pierwszy okręt podwodny klasy Borej. Klasa Borej to całkowicie nowa generacja okrętów. Specjalnie dla niej rosyjscy naukowcy opracowali nową rakietę Buława. Do roku 2017 Rosjanie chcą zbudować jeszcze osiem takich okrętów.