Un porte-avions sous-marin est un type sous-marin équipé avec des avions à voilure fixe (hydravion) pour des missions d'observation, voire d'attaque. Ces sous-marins ont notamment été utilisés au cours la Seconde Guerre mondiale, bien que leur résultats opérationnels sont restés assez faibles. Les plus célèbres d'entre eux étaient sans doute les sous-marins japonais de classe I-400 et le sous-marin français "Surcouf".