原子炉の動作には酸素を必要としないため、長期間の連続潜航が可能である。また原子炉の核燃料棒の交換も数年から十数年に一度で済む。このため、ディーゼル燃料を消費する通常型潜水艦のような酸素補給のための潜航時間の制約や、頻繁な燃料補給の手間は無い。蒸気タービンの軸受や減速機用の潤滑油は定期的な補給が必要となるが、他の燃料に比べ、その頻度は少ない。原子力潜水艦では、艦内の人員の呼吸に必要な酸素、生活用水は豊富な電力で海水から電気分解や蒸留によって作り出され、呼吸により排出される二酸化炭素も化学的に吸着除去される。
水中機動.
しかしながら、原子力潜水艦においてもタービン音や外部装置の引き起こす渦流などが大きくなって容易に探知されるので、高速での航行はそれほど頻繁に行われるものではない。
騒音問題.
原子力潜水艦の欠点は、電動機推進時（エンジンは停止）のディーゼル・エレクトリック方式の潜水艦に比べて静粛性が劣ることである。
原子力機関は他の動力に比べ頻繁な停止・再起動が難しいことから、一度起動した後は事故が発生しない限り定期検査まで起動させたまま出力を調整するにとどめるのが基本である。また、作動中は冷却水循環ポンプを止めることができないため、加圧水型原子炉ではこのポンプも大きな騒音発生源となっている。なお、アメリカ海軍の最新原子力潜水艦では、低出力時には冷却材の自然循環のみによる運転が可能となっており、ポンプの運転が不要といわれている。
他の問題点.
原子炉としての問題点と同様に開発・建造・維持運用に非常に費用がかかり、用途廃止となったあとの原子炉と核燃料の処理の問題・メルトダウン・放射能漏れの危険性などがある。
また、保有することにより地域の軍事バランスが大きく変化するため、保有国は同盟国であっても技術や運用ノウハウの提供に慎重であり、全ての要素技術を自国開発出来ない場合は保有自体が難しい。ロシアではインドにリースで提供しているが、開発のための技術提供は無く、ブラックボックス状態での運用であった（インドはその後、国内で「アリハント」を建造した）。
通常型潜水艦の特徴.