Les sous-marins classiques.

Après quelques essais à la fin du XVIII^e s., les premières réalisations modernes en France ont été, en 1888, le Gymnote et, en 1893, le Gustave-Zédé. Mais le premier sous-marin de combat fut, en 1899, le Narval, à double coque, de l'ingénieur Laubeuf. Jusqu'à la propulsion nucléaire, il demeure le prototype de tous les sous-marins dont la capacité à évoluer sous l'eau est techniquement réalisable grâce au remplissage de réservoirs appelés ballasts. L'évacuation de ces derniers provoque la remontée du bâtiment en surface. Les sous-marins disposent de deux moteurs, l'un à vapeur (puis Diesel) pour la navigation courante, qui a lieu en surface, l'autre électrique pour la navigation en plongée, réservée au combat.

Les sous-marins jouent un rôle essentiel pendant les deux guerres mondiales, notamment dans la marine allemande. Sur le plan technique, cette période est marquée par la mise en service, en 1940, de l'asdic, ancêtre du sonar, qui permet de repérer par ultrasons les sous-marins en plongée. Mais ceux-ci bénéficient du schnorchel, tube rétractable de 8 à 10 m monté sur kiosque, et qui, en laissant seule émerger sa tête, permet au sous-marin de faire route, sans être vu.

Le sous-marin nucléaire.

Le développement du moteur nucléaire, avec le Nautilus américain, en service en 1954, constitue une véritable révolution tactique et stratégique (rayon d'action pratiquement illimité, affranchissement total de la surface). En 1960 apparaît, avec le George Washington, le premier sous-marin nucléaire armé de 16 missiles de type Polaris lancés en plongée. Le sous-marin nucléaire lanceur d'engins (SNLE) tient depuis une place essentielle dans les forces de dissuasion des puissances nucléaires.

L'exploration sous-marine.

Pour l'exploration océanographique, on a mis au point d'abord des bathyscaphes (A. Piccard, 1948). L'un d'eux, le Trieste, descendit en 1960 à 10 916 m de profondeur dans la fosse des Mariannes. Mais ces engins sont lourds, d'entretien difficile, coûteux à mettre en œuvre. Ils ont cédé la place à des submersibles, plus légers, plus maniables, plus mobiles, et ainsi mieux à même d'effectuer des mesures et des prélèvements. La Soucoupe 350 du commandant Cousteau, transportée par bateau sur le lieu de plongée, a été le premier spécimen d'une génération d'engins océanographiques habités qui a marqué les années 1970. L'Alvin, construit aux États-Unis, a effectué quelques découvertes majeures comme celle, en 1977, au large des Galápagos, de la faune vivant autour des sources hydrothermales. En 1984, la France a lancé le Nautile, sous-marin de recherche pouvant embarquer 3 hommes et une charge utile de 280 kg, et capable de descendre à 6 000 m. Cet engin a visité à plusieurs reprises depuis 1987 l'épave du Titanic, par 4 000 m de fond.

Des engins d'intervention habités ou robotisés sont également mis au point pour la recherche du pétrole sous-marin.