No Renascimento, Leonardo da Vinci desenhou vários modelos de submarinos que nunca foram construídos e, em 1610, o holandês Cornelis van Drebel lançou no rio Tâmisa, em Londres, o primeiro veículo capaz de operar sob a água. De propulsão manual, em geral com a utilização de remos, os submarinos se caracterizaram, até meados do século XIX, por seu tamanho reduzido, bem como pela limitada autonomia.
O American Turtle, construído por David Bushnell, entrou em ação em 1776, durante a guerra da independência dos Estados Unidos, e tornou-se, assim, o primeiro submarino a ser utilizado com objetivo militar. De pequenas dimensões e movido pela força braçal dos tripulantes, foi capaz de colocar um explosivo no barco britânico Eagle.
Em 1859 o Ictineo, construído pelo espanhol Narciso Monturiol, foi o primeiro submarino impulsionado por um sistema aperfeiçoado de máquinas a vapor. Esses veículos ganharam então maior autonomia e passaram a ser utilizados na captura de coral. Nas décadas seguintes, multiplicaram-se os inventos desse tipo. A partir da invenção dos torpedos, o submarino atingiu notável desempenho bélico.
O aperfeiçoamento registrado no início do século XX encontrou sua primeira chance de demonstração durante a primeira guerra mundial, período em que os submarinos alemães dominaram a navegação no oceano Atlântico. Esse fenômeno se repetiu na segunda guerra mundial, de 1939 a 1945, embora a hegemonia das naves alemãs tenha sido compensada pelo domínio da armada submarina americana no oceano Pacífico.
O projeto Nautilus, primeiro submarino americano a propulsão nuclear, tornou-se realidade em 1955, quando percorreu um trajeto sob a calota polar do Ártico. Diversos modelos do mesmo tipo realizaram a circunavegação completa do planeta em imersão permanente. A partir de 1960, com o George Washington, os submarinos passaram a ser equipados com mísseis nucleares.
Os submarinos são dotados de duas estruturas, uma interna e outra externa, entre as quais são instaladas câmaras de flutuação com tanques de lastro e de combustível. Têm a forma de um fuso, e suas paredes são reforçadas para resistir à pressão. A estrutura interna dispõe de compartimentos estanques e um respiradouro que permite a circulação interna do ar.
Os primeiros submarinos eram equipados com motor diesel, usado para a propulsão quando na superfície, e motor elétrico, que os movimentava quando submersos. Esses submarinos diesel-elétricos, no entanto, eram obrigados a navegar a maior parte do tempo na superfície, pois suas baterias lhes davam autonomia suficiente apenas para operarem por algumas horas quando submersos. Embora alguns países ainda utilizem os submarinos diesel-elétricos, nas últimas décadas do século XX a propulsão nuclear substituiu em grande parte os sistemas anteriores. Os submarinos nucleares são capazes de operar sob a água durante meses e se tornaram uma importante arma, tida por alguns estrategistas como o mais potente entre os veículos navais de guerra.
