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呂純陽在長安酒肆遇正陽真人鐘離權，純陽理解到正陽是仙人，於是寫下一首詩：「生在儒家遇太平，懸纓重滯布衣輕。誰能世上爭名利，臣事玉皇歸上清。」正陽見此詩大喜，收呂為徒，且對呂有「十試」的考驗，是為「正陽渡純陽」：
第一試：呂純陽一日外出回來，突見親人悉皆病死，純陽既不悲傷也不悔恨，只管置辦壽衣、棺木，準備喪事。不一會兒，親人又全都活過來，純陽無哀喜之情。
第二試：純陽上街賣貨，與買主討價還價后說好了價錢，但買主又反悔變卦，只付給一半價錢，純陽不惱，讓買主大搖大擺地把貨物拿走。
第三試：春節正月初一，純陽正欲出門，遇一乞丐倚門乞討，純陽急施財物，但乞丐卻沒完沒了，一討再討，口出穢言，純陽只是滿臉堆笑。
第四試：純陽牧羊山中，忽遇一餓虎追捕羊群。純陽保護羊群下坡躲避，自己上前以身擋虎，老虎見之悻悻而去。
第五試：純陽居山中茅庵讀書，忽然來了一個美女，聲稱自己迷路前來求宿。繼而，這女子百般挑逗，夜逼共寢，純陽始終神態自若。
第六試：純陽一日外出歸來，發現家中遭竊，財產遭洗劫一空，純陽沒有頹喪，沒有報官，乃躬耕自鋤。鋤地時忽然挖出十幾錠黃金，純陽趕緊用土掩埋，分毫未取。
第七試：純陽一次上街買些銅器，回到家中一看，全都是金器，純陽馬上退還給貨主。
第八試：有個癲狂道士在街巷里賣藥，聲稱服者立死，來世可以得道。人們聽了，誰個肯自尋死路？純陽不信邪，買回服之，安然無恙。
第九試：河水泛濫，純陽與眾人乘舟渡河，行至中游，狂風暴作，波濤洶涌，眾人驚懼，唯純陽神態自若，端然不動，視生死於度外。
第十試：純陽獨坐室中，忽見無數奇形怪狀的妖魔鬼怪欲殺欲打，純陽毫不畏懼。又一群夜叉押著一個血淋淋的死囚前來索命：“你前世殺了我，今當還命！”純陽道：“殺人償命，欠債還錢。”神態自若，端然不動。忽然見空中大喝一聲，鬼怪皆無。一人撫掌大笑，卻是正陽真人鐘離權。
十試中，純陽皆無得失心，以平常心態對待，鐘離權極為滿意。帶著純陽至終南山鶴嶺傳以靈寶秘法、上真秘法，共同開創了鐘呂金丹派。
但純陽不執著於煉丹、點石成金的法術，改「丹鉛」與「黃白之術」為內丹之功，只以慈悲度世為成道路徑。修仙成功后，時常下山云游四方，為百姓解除疾病，不要任何報酬。
（一說正陽真人鐘離權的師傅東華帝君是純陽真人呂洞賓的前身。該說法多見明清章回小說以及降筆揮鸞的勸善文中，如《八仙得道傳》、《東游記》等。另據《歷代神仙通鑒》，呂洞賓是上古圣王“皇覃氏”轉世。）
呂洞賓像，攝於香港灣仔北帝廟
呂洞賓修道成仙百多年，有一天心血來潮來到人間，觀察過好幾萬人，最后發現三人跟他有緣，包括一個商人，一個官員，還有一個農夫。於是呂用法力把三人送到一座廢棄的道觀，在表明身份後說自己要煉一顆仙丹，誰出力最多就把仙丹送給他。商人搶著砍柴，官員搶著看火，農夫認為自己不可能成仙得道，就打算默默助人，於是幫商人砍柴。商人認為農夫是來搶工作的，便大聲呵斥農夫，農夫就將每一棵樹砍一大半，這樣商人只須輕輕一推就可以把樹砍斷，功勞還是商人的。農夫砍得差不多了，又回去幫官員把柴薪抱到丹爐的爐口，這樣官員就只要專心看顧爐火，不必走路，農夫在背后默默幫助他們。就這樣，一共工作了七七四十九天，仙丹煉製完成。呂洞賓要三人自評功過，商人跟官員爭功諉過，呂洞賓不發一語，輕輕一拋，這顆仙丹就進了農夫口中。呂洞賓對商人和官員說：“農夫默默付出，不計較得失，是真有悟性的人。而你各位搶著幹活，無非是想要得到這枚仙丹，這代表著你們心里的貪念未除，怎么能得道飛升呢？”說完大袖一揮，將其它兩人送回原處，帶著農夫飛到天上去。
傳說元代黃河水災，瘟疫頻傳時，有一醫者發丹與民，服食者皆生，救人無數，人問其名，對曰：「二口子」，問其居處，對曰：「山下石。」問其鄉貫，對曰：「山窟鄉客」。言畢即去。「二口子，山下石。」呂巖也，「山窟鄉客」洞賓也。
真武大帝得道，打算收服原屬於自己，趁機四處作祟的龜仙及蛇仙。就向呂祖借其聞名遐邇的「飛劍」，以將兩仙鎮壓（一說是向保生大帝吳真人借），收服龜蛇畢，為了怕龜蛇兩仙不受控制，真武大帝時時刻刻緊握寶劍，再也不肯還呂祖。這就是民間塑像中，真武大帝總是赤腳踏著龜蛇，手緊握著無鞘劍之原因：假如真武大帝一放下飛劍，飛劍就會自動飛回呂祖的劍鞘。但這僅是民間謠言，道教說法中真武大帝得道時間早呂洞賓近千年，借劍傳說實為謬傳，不足採信。
狗咬呂洞賓，不識好人心。傳說呂洞賓有一次以包子餵狗，卻反被狗咬。比喻「不識好壞，不分好歹」的意思。
《八仙得道傳》小說中，二郎真君的哮天犬下凡作亂，被呂洞賓以法寶「布畫」收服，呂洞賓怕哮天犬死於畫中，於是把哮天犬放出，孰料哮天犬反將呂洞賓咬了一口而逃逸。
蘇州的傳說則是：呂洞賓修成道法後途經吳淞江邊，見江上有一具男子的浮屍，江邊有一病危將死的狗，他屈指一算，認為只要把該人跟狗的心臟交換，就可以讓兩者皆生。於是呂將狗一劍剖開，取出心臟，又把死屍撈上來，由其嘴中置入狗心，但尚未取男子之心，該男子即甦醒，破口大罵：「我跳水自殺，你為何要救我？你是在害我！」又跳下江裏自殺。呂洞賓救援不及，只好用泥土捏個心臟，吹口仙氣，化為「狗心」，填在狗身體中，把傷口填平，狗隨即精神抖擻。呂洞賓歡喜離去時，卻被活過來的狗追咬。這故事可能源於《列子》中扁鵲為魯國的公扈與趙國的齊嬰交換心臟的故事。
而今日網路上有一謠言，解釋為呂有一好友「茍杳」（音同「狗咬」），呂怕「茍杳」結婚後，會與嬌妻日夜纏綿而放棄課業，於是假意搗亂他的婚事。「茍杳」本來很生氣，但意會後終於開始苦讀，中了進士。而呂家失火，「茍杳」想送錢資助，卻將銀兩裝在棺木裏，嚇唬呂的親人，害呂的親人以為呂已經過世。「茍杳、呂洞賓」兩人互相幫助，卻互相誤會對方的用心，所以「不識好人心」。惟此「茍杳」不見於任何古籍，應為現代有心人士穿鑿附會。
2017年6月21日在山西發現「大唐純陽呂公祖墓」，被發現與年約20歲女子合葬，從骨架的排列來看，墓葬沒有遷移過，古墓中陪葬有宋代的銅錢，有開關通寶4枚；祥符通寶2枚；女屍口中含天聖通寶。這些銅錢與唐史中記載的呂洞賓活動時間相差了200年，可能是其他道教道士或居士的墳墓被誤會。
根據《傳聞正誤》一書，有不少對真偽傳說的辯証。在全真道道士的信仰中，呂祖師不食肉，更別說殺生了，而且不近女色。呂祖曾降乩作《題鳳翔天慶觀》詩自辯曰：「得道年來八百秋，不曾飛劍斬人頭。玉皇未有天符至，且貨烏金混世流。」清康熙年間，呂祖嘗於黃鶴樓降乩曰：「世傳飛劍斬黃龍，乃宋散仙——顏洞賓也，豈有上真而嗔惱不除者乎？」
顏洞賓與呂洞賓的事蹟常被混淆，明朝的王崇簡《冬夜箋記》也考証出：「俗傳洞賓戲妓女白牡丹，乃宋人顏洞賓，非純陽也。」楊良弼則說：「祖嘗言『吾道雖於房中得之，卻非御女之術。』一言已破千古之疑。凡若此者，以偽亂真，皆呂祖之罪人也。」
楊良弼認為，呂祖清心修道，必斷女色。若胡亂傳言，則是「呂祖之罪人」。另方察之，「十試」之中，呂祖女色且已斷，得道之後，又如何「三戲名妓白牡丹」？世人時常混淆呂祖與其他人的事蹟，尤其是與呂祖表字相近的「顏洞賓」。
祀奉呂祖的永樂宮在山西芮城縣，唐時為河中府永樂縣，傳為呂祖的出生地，乃就其宅建「呂公祠」，金末擴建為道觀。元初毀于火，隨即重建，歷時十余年元中統三年（1262年）改名大純陽萬壽宮，后稱永樂宮，為全真教三大祖庭之一。
近覽內外宮墻環峙，略似紫禁城格局。宮內主體建筑5座，宮門、龍虎殿（無極門）、三清殿（無極殿）、純陽殿（混成殿亦稱呂祖殿）、重陽殿（七真殿亦稱襲明殿）都垂直地排列在中軸線上。除宮門為清代建筑外，其餘四座都是元代建筑中的優秀遺構。各殿塑像早已不存，僅留三清殿扇面墻背后的“太乙救苦天尊”元代彩塑1尊。各殿四壁滿繪精美的元代壁畫，總面積1005.68平方米，有確切年代可考並留有畫師姓名。
1959年，因該地被圈為三門峽水庫庫區，遂由政府將全部建筑和壁畫等珍貴文物遷移至今芮城縣北的龍泉村。1961年列為全國重點文物保護單位。
山西太原市純陽宮建于明神宗萬歷年間，清高宗乾隆間增筑巍閣三層。宮有四座院落，為呂祖殿、方形單間回廊亭及巍閣。呂祖殿為主殿。巍閣最高，登閣能環眺太原市內景色。宮中還有一關帝君立馬銅像。
八仙宮又名「萬壽八仙宮」，位於陜西西安市東關長樂坊，相傳是呂祖飲酒遇仙的長安酒肆遺址。八仙宮山門牌樓左側豎有「呂洞賓成道碑」，碑上隸書「長安酒肆」，楷書「呂純陽先生遇漢鐘離先生成道處」。
妙法禪寺俗稱呂祖廟，位于內蒙古包頭市東河區呂祖廟街，始建于清咸豐末年，占地120畝，起初只是一個小廟，同治五年（1866年）擴建，曾被稱為包頭“十大寺廟之一”。
在“文化大革命”十年動亂中，破壞慘重，僧眾被驅離，寺院被瓜分占用。近年經過多次修復和擴建，已建成山門（天王殿）、大雄寶殿、觀音殿、地藏殿、祖師殿、念佛堂、禪堂、五百羅漢堂及僚房500余間，寺院現已成為包頭市重要的旅游參觀景點之一。
2008年5月28日，因為包頭市大風起火，部分大殿遭火災燒毀，但呂祖廟殿安然無恙。
位於河北省邯鄲黃粱夢鎮的呂仙祠為河北省文物保護單位，始建於北宋，據說黃粱夢的故事發生於此，故信眾踴躍擴建。清仁宗嘉慶年間大修過後，目前佔地已經達到9.4公頃，主要有三大殿，供奉八仙之首鍾離權的正陽殿、主殿純陽殿和有描述黃粱夢故事壁畫與主角盧生臥像的盧生殿。
北京呂祖宮，現為北京市道教協會的所在地，是北京市道教協會僅有的兩座道觀之一。位于北京復興門內北順城街十五號。坐西朝東。山門內西為火神殿三間，北為文昌殿三間，南為呂祖閣三間，火神殿后有娘娘殿三間，是一座小型道教宮觀，為北京西城區重點保護文物。呂祖宮最早是建于明代的“火神廟”，清文宗咸豐年間，道教居士葉合仁出資將火神廟重修為「燕京純陽宮」，即今日呂祖宮。
北京廣福觀又稱燕京孚佑宮，建於明英宗天順三年（1459年），明朝管理全國道教的機構「道錄司」曾設於此，閣臣李東陽有詩「飛樓凌倒影，下照清澈底」詠之。中華人民共和國時期，宮觀遭到民眾佔用，變成飯館、酒吧等，2007年才遭公家收回，重建殿宇。
蘇州福濟觀位於吳門，奉祀呂祖師，相傳凡久病不癒的信眾，來此祭神則能速癒，故人稱「神醫院」或「天醫院」，每年四月十四呂祖師生日，眾人都來此「軋神仙」（「軋」，推擠之意，指擠著求神），故此地又稱「神仙廟」。
湖南洞庭湖畔岳陽市留有不少呂仙遺跡。這里有專祠呂洞賓“真像”的呂公庵，有其“招蛇化劍”的白鶴池，城南度柳的“呂公洞”，還有其親題的“詩壁”，親作《自記》的石刻等。而江南四大名樓之一的岳陽樓，其主樓之右有座“三醉亭”，即因「呂洞賓三醉岳陽樓」的傳說而得名。傳呂祖為此寫下了：“朝游岳鄂暮蒼梧、袖裏青蛇膽氣粗。三醉岳陽人不識，朗吟飛過洞庭湖”而建的，另說呂仙《沁園春》一詞：“暮宿蒼梧，朝游蓬島，朗吟飛過洞庭邊。岳陽樓酒醉，借玉山作枕，容我高眠。”
新津純陽觀又稱「古今天下第一忠孝儒林」，距成都38公里，占地120畝，為四川重點文物保護單位。“大忠亭”塑有歷代儒家忠臣像。“至孝亭”塑的是傳統的二十四孝像，并留有大量名家詩文、碑刻和楹聯。儒道釋三教并存一地。
純陽觀位于廣州市海珠區五鳳村漱珠崗上，坐北向南，是廣州道教兩大道場之一。一是三元宮，二是純陽觀。廣州道教中人素有“北到三元宮，南去純陽觀”之說。
雲泉仙館是道教純陽派的道觀，主奉呂祖師，位於香港新界北區打鼓嶺坪洋村坪輋路。雲泉仙館原本位於廣東省西樵山，惟西樵山於1938年抗日戰爭中陷落，仙館諸道友遷至香港，後於1944年於德輔道西立館。1975年購得坪輋園林而定址。雲泉仙館豎有華表並有「道德經碑」，「陶塑八仙圖壁」、「隸書呂祖百字碑」等塑物，是香港著名的廟宇、名勝，香火鼎盛。
指南宮俗稱「木柵仙公廟」，位于臺灣臺北市文山區木柵萬壽路115號，是臺灣道教圣地之一。清光緒八年1882年，艋舺縣丞王斌林迎山西芮城永樂宮呂祖神像香火奉於艋舺（今臺北萬華區），頗負盛名。後景尾（今臺北文山區景美）瘟疫，景尾士紳迎呂祖神像奉祀，疫情漸穩，且呂祖神威不斷，信眾所求常遂，有多年不育而得子或目盲復明等靈蹟。1890年在木柵指南山建廟，稱「指南宮」。“指南宮”之名，乃取“呂祖在天庭居于南宮”、“濟世度人須用指南針”之意。指南宮按照呂祖“三教合流”的思想，殿堂設置以道教為中心，兼祀儒、釋二教聖賢。
仙跡巖是位於臺灣臺北市文山區溪子口山的一塊大巖石，傳說呂洞賓曾在此留下足跡，於1952年8月24日（農曆）正殿初建完成。
覺修宮俗稱「大龍峒仙公廟」，位於臺灣臺北市重慶北路，明治卅五年（1902年），善信由淡水行忠堂分香，創建樂善社，主要奉祀孚佑帝君（呂仙公），扶鸞濟世。大正三年（1914年），獲得檀越陳悅記家族的協助，遷徙到港仔墘（今日延平北路四段附近），改稱「臺北覺修堂」，大正六年（1917年）重修，改稱覺修宮。臺北行天宮的五恩主乃由本廟分香。
太璞宮俗稱「三重仙公廟」，位於臺灣新北市三重區中正北路，大正五年禮迎觀音山本圓大師為主持，大正六年（1917年）正式竣成，因奉祀孚佑帝君仙公呂仙祖，便被當地人稱為仙公廟。
竟南宮俗稱「烘爐地仙公廟」，位於中和區烘爐地山，地址為臺灣新北市中和區興南路二段399巷136號。為中和地方居士呂登標與從兄弟等人，創廟於明治卅一年（1898年），原稱「恒升堂」，奉祀全真派祖師呂純陽真人，為鄉親扶鸞解惑，而後在中和烘爐地今址建廟。
拱北殿俗稱「汐止仙公廟」
* ，位於新北市汐止區汐萬路，明治卅四年（1901年），水返腳（今汐止）北港地區居民由木柵仙公廟（指南宮）分香孚佑帝君神像，建「北港鸞堂」，為鄉親扶鸞解惑。明治卅九年（1906年），奉神降鸞指示，乩童以手掌擊破神案，神諭在三秀山建廟，歷經多次整修，廟貌巍峨。近日流傳，為賞楓知名景點。
孚佑宮又名「青山仙公廟」，位於臺南市東山區崁頭山西側山腰。廟位在東山前大埔進去之高縱崁頭山峰，擁有雙龍塔、雙龍穴、風動石、白猴洞、冷風洞、熱風洞、石鏡、石仙公等八景名勝匯合而成，風光綺麗，地理奇觀，氣候溫和，為避暑佳地。峰上暸覽四周，五景八彩畫入眼簾．為臺灣名剎之一。
鎮南宮俗稱「鳳山仙公廟」，位于臺灣高雄市鳳山區國泰路一段220號，清乾隆年間，鄉民於鳳山縣新城內結庵奉祀呂純陽祖師等神，以求平安，因靈跡頗聞，又居交通要道，往來官民皆虔誠祭祀，香火鼎盛。後屢經整修，廟貌壯麗。
道光山永德寶宮位於新北市萬里區烏塗炭9號，於1977年五月基礎完成，座落地點處於新北市萬里區和臺北市士林區的交界，陽明山國家管理處後方，路程上未有清楚指示牌，但也因如此，據聞起造人（黃紫）呂平田第三代子孫，已在2016年開始起，贈與寺廟奇珍老樹，並在寺廟週邊種植日本垂櫻，日本黑松，臺灣真柏，肖楠樹等….綠美化週邊環境，再重新規劃整建地下二層地上三層半之寺廟，並預計在2025年能配合內政部宗教管理辦法，成立財團法人道光山永德寶宮基金會。
三仙臺位於臺東縣成功鎮東北方的三仙臺，全島面積約22公頃，民間相傳，八仙過海時，李鐵拐、何仙姑和呂洞賓曾在此休憩，烙印了仙跡，因此取名為三仙臺。
《八仙過海》
《濟公三鬥呂洞賓》
《八仙的傳說》
《仙侶傳奇》
《西遊記（貳）》
《笑八仙之素女的故事》
《八仙傳奇》
《八仙全傳》
《天師鐘馗之慧劍問情》
《碧波仙子》
《蓬萊八仙》
《仙班校園》
《小戲骨：八仙過海》
*莊宏誼：〈 鍾、呂的仙道思想初探--以「小乘安樂延年法」為主的討論〉。
*黎志添：〈 清代四種《呂祖全書》與呂祖扶乩道壇的關係〉。
*黎志添：〈 識見、修煉與降乩──從南宋到清中葉呂洞賓顯化度人的事蹟分析呂祖信仰的變化〉。
*黎志添：〈 明清道教呂祖降乩信仰的發展及相關文人乩壇研究〉。
*黎志添：〈 《呂祖全書正宗》——清代北京覺源壇的歷史及其呂祖天仙派信仰〉。
*丸山宏：〈 清朝道光年間金蓋山呂祖道壇所創造之經典初探〉。
*志賀市子：〈 清末民初嶺南地區的呂洞賓信仰之地方化〉。
*黎志添：〈 《呂祖無極寶懺》成書考〉。
*Paul R. Katz（康豹）著，吳光正等譯：《多面相的神仙——永樂宮的呂洞賓信仰》（濟南：齊魯書社，2010）。
奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼（，），德國化學家，對有機化學的發展有重要貢獻。他對苯胺的研究為這種化合物后來在有機染料領域的廣泛應用打下基礎。一些有機反應以他命名，如霍夫曼降解、霍夫曼-馬蒂烏斯重排反應、霍夫曼消除和霍夫曼-洛夫勒-弗賴塔格反應等。
美國的維吉尼亞級潛艇
蒙特里杰克港中的科研潛水器
1917年的美國潛水艇
潛艇，或稱潛水艇、潛艦，是能夠在水下運行的艦艇。潛艇的種類繁多，形制各異，小到全自動或一兩人操作、作業時間數小時的小型民用潛水探測器，大至可裝載數百人、連續潛航3-6個月的俄羅斯臺風級核潛艇。按體積可分為大型（主要為軍用）、中型或小型（袖珍潛艇、潛水器）和水下自動機械裝置等。由於潛伏於海中而難以探測的特性，潛艇也是較早期就有的匿蹤載具。
大型潛艇多為圓柱形，船中部通常設立一個垂直結構（帆罩），早期稱為“指揮塔”，帆罩多具有平直的矩形截面，早期多為階梯形，內有通訊、感應器、潛望鏡和控制設備等。
自第一次世界大戰后，潛艇得到廣泛運用，擔任許多大國海軍的重要裝備，其功能包括攻擊敵人軍艦或潛艇、近岸保護、突破封鎖、偵察和掩飾特種部隊行動等。潛艇也常用于非軍事用途，如海洋科學研究、搶救財物、勘探開采、科學偵測、維護設備、搜索援救、海底電纜維修、毒品走私、水下旅游觀光、學術調查等，超級富豪甚至運用潛艇作為海下移動豪宅。
多數潛艇被認為是一種戰略武器（尤其是中大型的彈道飛彈潛艇與巡弋飛彈潛艇），在裁軍或擴軍談判中有舉足輕重的地位。研發潛艇需要高度和全面的工業能力，目前只有少數國家能夠自行設計和生產軍用級潛艇。
潛艇最早可追溯到15－16世紀的列昂納多·達芬奇。據說他曾構思“可以水下航行的船”，但這種能力向來被視為“邪惡的”，所以他沒有畫出設計圖。直至一戰前夕，潛艇仍被當成“非紳士風度”的武器，其被俘艇員可能被以海盜論處。
16世紀，真實意義的潛艇出現。1578年，英國數學家著書《發明與設計》描述潛艇。1620年，首艘有文字紀載的“可以潛水的船只”（submerible vehicles）由荷蘭裔英國人建成，主要即依據前者的設計，推進力由人力操作的櫓產生。但有人認為那只是“縛在水面船隻下方的一個鈴鐺狀東西”，根本不能算潛艇，它有兩種改良型于1620年和1624年在泰晤士河上進行了實驗。2002年，英國廣播公司播出的電視節目“Building the Impossible”中，根據當年的設計圖建成了一艘可搭載兩人的戴博爾型潛艇，并成功潛航於伊頓的多尼湖。
“可潛水船只”能夠探索水下世界，但其軍事價值很快就被發掘了。1648年，切斯特主教著書《數學魔法》（''Mathematical Magic''）指出潛艇在軍事戰略上的優勢：
# 私密性：前往世界任何海岸附近，并且不被發現或被制。
# 安全性：海盜和劫匪無法搶劫水下船只；無常潮汐和強烈風雨無法影響海面下25-30英尺（5-6 paces）；冰和霜凍也無法危及潛艇乘員，即便在南北極海域。
# 有效抵抗敵人海軍，破壞和擊沉水面船只。
# 支援被水環繞或接近水的地方，無聲無息運送補給品。
# 本身作為有益的水下試驗場所。
1800年的
史上第一艘用于軍事的潛艇出現於美國獨立戰爭。美國耶魯大學的建成海龜號，內部僅容納一人操作方向舵和螺旋槳。1776年，海龜號企圖攻擊英國皇家海軍老鷹號（HMS Eagle），但失敗了。史上第一艘成功炸沉敵艦的潛艇在美國南北戰爭。建成漢利號潛艇，乘員八人，手搖柄驅動。其前端外伸一個炸藥包，碰觸敵艦即爆炸。1864年2月17日晚上9時許，它成功炸沉北方聯邦的豪薩托尼克號（USS Housatonic）護衛艦，但自己卻也因爆炸產生的漩渦而沉沒。
此前的1863年，法國首先以儲放壓縮空氣的方式取代人力，建成第一艘非人力驅動潛艇“潛水者”。1879年，英國牧師建成“復活號”，長約15米，中間圓柱形，兩端圓錐形。其航行水面用蒸汽推進，潛水用鍋爐中的剩余蒸汽，是第一艘熱機驅動的潛艇。
19世紀80年代，潛艇技術日益進步，各國逐漸認識其重要性。美國、英國、法國、瑞典、義大利、德國和俄國等都熱衷於研發。1878年，英裔美國人約翰·飛利浦·霍蘭投入此項工作。1900年4月，美國政府購買其研制的潛艇霍蘭九號，并編入美國海軍。從此，潛艇正式成為一種海軍艦艇。1898年，法國人馬克西姆·勞伯夫首創以雙殼體結構建成了“一角鯨號”，儲存壓艙水在兩層船殼之間，優點是浮力大增。這后來成為蘇俄潛艇的一種類型。
一戰時期的德國U-9潛艇
一戰期間，潛艇的活動範圍從近岸發展到遠洋。英國和德國的潛艇戰略不同。英國主要用以封鎖敵方港口，但受限於技術而並未成功。德國則進行無限制潛艇戰，企圖通過破壞壓制英國海運路線再逼之談和。但英國不斷改善護航措施，以及美國驅逐艦大量加入護航，德國潛艇於戰爭后期即很難得手，承受嚴重損失而失敗。
1850年，德國開始建造潛艇，由其發明家威爾亨·鮑爾（Wilhelm Bauer）主持（1822年12月23日生，1875年6月20日卒）。1890年，諾登非厄特設計W1與W2潛艇。1904年，基爾的克魯勃造船廠建成並售予俄羅斯。1905年，德國建成自己的「卡普」（"Karp"）號，此乃是U-1級潛艇。它是雙殼體結構，動力為科庭式煤油引擎，僅有一具魚雷發射管。下一艘為U-2級，體積已大了一半，發射管兩具。1912年、1913年間，柴油引擎開始裝在U-19級。一戰開打時，德國共有潛艇13級48艘，當中29艘服役，其餘建造中。
1914年9月，德國潛艇伏擊英國補給艦隊於航往奧斯滕德港途中。1914年9月22日，著名的奧托·魏迪根（Otto Weddigen）艦長指揮一艘U-9在一小時內，以僅有的六枚魚雷擊沉三艘克雷西級裝甲巡洋艦（排水量在12000噸左右）——克雷西號（HMS Cressy）、阿布基爾號（HMS Aboukir）和霍格號（HMS Hogue）。英國損失戰艦達36000噸，水兵1459人。23天後，他再擊沉愛德加級（Edgar-class）巡洋艦老鷹號（HMS Hawke），排水量7770噸。
一戰的四年間，德國U型潛艇共擊沉協約國船艦數百萬噸，戰績十分驚人。
二戰時期，德國U-XXI型潛艇簡圖
凡爾賽條約制定了威瑪國家海軍的噸位總上限與持有艦種限制，潛艦在凡爾賽條約的不允許持有清單中。德國為了保存船艦設計知識，在荷蘭開設了掩護機構－，為國外繼續設計凡爾賽條約所不允許設計的艦艇。第一次世界大戰的潛艦戰經驗也被完整傳承，優秀的海軍軍官也持續改良潛艦戰術，這讓納粹德國海軍在第二次世界大戰爆發前不只有一批潛艦，還有一群熟習潛艦作戰的人材庫。這使後來納粹德國海軍得以擴張成大規模、高水準的潛艦部隊。納粹德國撕毀凡爾賽條約，擴建海軍的Z計劃是從1935年才定案啟動，無法在短時間創建出一支和英國皇家海軍全面對抗還可取勝的大型海軍，Z計畫也規劃了潛艦量產，因此潛艦重新回到德國造船廠的預定生產清單中，從1935年後進入納粹海軍戰鬥序列。德國在1939年開戰後，支持大型水面艦計畫的埃里希·雷德爾策畫的幾項重要海軍作戰被英國擊敗，希特勒因此更加重視長期耕耘潛艦部隊的卡爾·鄧尼茨與他的潛艦部隊。二戰結束前，德國共建成1150多艘潛艇。
二戰期間，德國企圖採用潛艇切斷盟軍的遠洋補給，主要目標是英國的大西洋補給線。它供應英國本土食物、工業品，和美國與加拿大來的資源和武器，攸關著英國生死。然而，德國雖然創新了潛艇科技和戰術，但隨著戰事發展和美國介入，其在戰爭中后期卻已力不從心。德國海軍運用長程無線電與本土單位傳輸指令、恩尼格瑪密碼機保障傳輸難以被盟軍解讀，和狼群戰術，讓潛艇變成殺傷力空前的武器。U潛艇先部署於某些海域搜尋敵方運輸隊，發現時不立即攻擊，而是通報其他潛艇聚攏，再如同“狼群”一般的圍攻，且基本於夜間進行。通常，運輸隊無法抵擋，尤其規模不很大者。1939年到1943年間，德國U潛艇的狼群戰術空前成功，擊沉美運英運輸船隻總噸位超過800萬噸，讓當時英國首相邱吉爾在自傳回億錄承認，英國當時曾考慮向德國投降，但因為種種原因沒獲得戰略性的成功，英國除了開發出空中巡邏反潛戰術，增強水面運輸艦隊的護航，破解德國無線電加密技術，新科技發展，盟軍獵殺德國潛艦的成功率也逐漸增加。1943年春，U潛艇的建造能量達到頂點，但相比于盟軍護航艦只越來越多、航空部隊投入護航，和偵查搜索科技進步（如雷達和聲納），德國潛艇部隊逐漸日薄西山，但直到德國戰敗前仍然被盟軍視為重大挑戰。
盟軍開發高頻定向儀並破解恩尼格瑪密碼機，其運輸船團因此能早些察知U潛艇，且在其集結之前先予打擊。加上海上長程巡邏機與護航航空母艦大舉量產，使盟軍對抗潛艦不只可被動護衛，還有足夠戰力轉型至主動獵殺，續航力遠低於反潛機航程的德國潛艇自此受到毀滅性的打擊。1943年3月到7月，德國損失U潛艇超過130艘，單單5月即41艘。同時期，盟軍的損失從3月的75萬噸，減少到7月的18.8萬噸。盟軍因此能夠發起隨后的火炬行動、愛斯基摩行動和諾曼底登陸。
二戰中，德軍潛艇損失807艘，擊沉盟軍商船與戰斗艦只2882艘，共達1440萬噸。重創者有264艘。但1945年5月初，德國二戰繼希特勒后，向盟國獻降的德國總統鄧尼茲，原是二戰時德軍建戰功最大的潛水艦上將司令
關門海峽的西村式潛水艇
陳列于夏威夷Bowfin潛艇博物館的回天人操魚雷
日本于1907年開始自主設計、並計劃建造潛艇。而在第一次世界大戰後，因戰勝國的身份從德國取得了七艘U型潛艇，並吸收其技術，開始打造出實質可用於作戰的潛艦。1929年於臺灣基隆自主生產第一艘有人潛艇，大正時代日本潛艇發展迅速。因華盛頓海軍條約與戰術指導，日本潛艇走上噸位大型化的方向（艦隊型潛艦）。在第二次世界大戰開戰前，日本海軍已擁有相當威力及種類廣泛的潛艇。
相對於德國的潛艦是對抗無抵抗力的勤務艦艇或是貨運船隻，日本的潛艦設計被它們的海軍戰略給指導，更強調在太平洋上與水面艦隊偕同運用，搜索，擊沉敵軍軍艦。也由於目標是敵國軍艦，因此日本在二戰前開發了各式各樣類型的潛艦去支援潛艦戰術。隨常規潛艇之外，更包括運輸潛艇（如伊三六一型潛水艦及波一〇一型潛水艦）；水上飛機補給潛艇（伊號第三五一潛水艦）；微型潛艇（如甲標的）及人操魚雷（回天）。其中比較特別的是航空潛艦「伊四百型潛艦」，這種潛艇攜帶3架晴嵐攻擊機，可以隱密地移動到目標（當時設計的目標為巴拿馬運河的閘門）附近，然后上浮放出飛機起飛轟炸。還有一點值得關注的則是日本潛艇用的九五式魚雷（九三式氧氣魚雷衍生型）可以算得上是二戰時期最先進的潛艇用魚雷。
然而，日本潛艇的戰績卻并不如意。日本的潛艇戰術主要是對抗戰斗艦只而不是商船。比較而言，戰斗艦只防御力量強，航速快而且更適航，由此也造成了日本潛艇戰績不佳的原因。但整個戰爭中日本潛艇仍有建樹，1942年，日本潛艇擊沉了2艘盟軍航空母艦。戰爭后期，日本潛艇除了戰斗之外，也開始進行一些島嶼間的物品運輸工作。除了戰鬥任務之外，戰略上日本潛艇曾開往納粹德國與軸心國間進行技術交流。
美國海軍鯡魚號（SS-208 Grayback是淡水鯡魚的俗稱）
太平洋戰場上，美軍潛艇部隊可謂戰果輝煌。估計太平洋戰場上潛艇部隊只佔了全部海軍人員的2%，卻一共擊沈了全部日軍損失船隻的51%。其中最大的勝利還包括了由“射水魚”號潛艇創下的潛艇擊沉單艦最大噸位紀錄——日本航空母艦「信濃」。而面對這一切，日本直到戰爭晚期才開始為商船提供護航，這也使得美國潛艇的攻擊屢屢得手。
美國海軍射水魚號（SS/AGSS-311）
相比于日本擁有當時世界上性能最好的潛艇用魚雷，美國使用的可以說是當時最差的魚雷——馬克14型（Mark 14）魚雷，發射深度要求為10英尺，魚雷首部為Mk VI爆炸彈頭（一種以Mk V為基本，加裝磁力引爆裝置的爆炸裝置）。這種魚雷非常不可靠，主要毛病有魚雷運行過深（比應該運行的軌道深10英寸），磁性引爆器提前引爆，魚雷彈頭啞火，以及更可怕的是發射之后有可能出現“回馬槍”——魚雷掉頭轉向自己游來。
其中深度控制器直到1942年8月才得到改進，但通過測試則已經是1943年中旬，1943年9月列裝部隊，水面部隊的馬克14魚雷則到1943年末才被改進。而隨后嘗試取代馬克14而給潛艇列裝的電動魚雷馬克18仍然出現了“回馬槍”事故，整個二戰時期，美國潛艇因這兩種魚雷“回馬槍”問題造成了美國海軍的“唐”號（被馬克18擊沉）和“白鮭”號（被馬克14擊沉）沉沒。
二戰期間，314艘潛艇服役于美國海軍，其中111艘于1941年12月7日前服役，203艘小鯊魚級（Gato class），Balao級和Tench級則是在戰爭期間投入服役的。戰爭中52艘3505人陣亡于戰火之中，這是美國二戰期間陣亡率最高的部隊。同時，美國潛艇擊沉了1560艘敵艦，總共530萬噸，其中還包括8艘航空母艦在內的200多艘的戰船。
英國海軍冒險者號
與一戰相似，英國皇家海軍的潛艇在二戰中仍扮演著封鎖港口和保護己方港口的角色。所以英國潛艇與德國潛艇不同，他們大多運作於英倫三島、德國、挪威、以及地中海淺海區域。
二戰中英國潛艇擊沉了2百萬噸級的敵國艦艇，其中包括57艘敵國軍艦。英國則損失了74艘潛艇，其中一半可能是被水雷擊沉的。戰爭中英國潛艇創下了一件銘記史冊的事件——英國潛艇冒險者號擊沉2艘德國潛行潛艇，這是全世界第一次潛行潛艇擊沉潛行潛艇的案例。冒險號的艇員成功的計算出了攻擊目標的三度空間資料并計算出了應該處于的開火位置，這些算法也成為了日后現代潛艇電腦和現代化魚雷系統的計算原理。
圖為紀念海神號穿越麥哲倫海峽所至的紀念金屬板
20世紀50年代開始，隨著核動力技術的發展，核動力化的潛艇逐漸開始替代傳統的柴電動力潛艇，而氧氣也可以通過設備電解海水補充。這兩項革新使得潛艇的潛航續航力從僅僅幾小時增加到了數周乃至數月。同時伴隨材料學和焊接技術的進步，使得以前從不敢想的海下航行得以實現。1954年，美國也使全世界第一艘核動力潛艇鸚鵡螺號下水服役，1958年該艇成為世界第一艘抵達了北極點和北極冰蓋的潛艇；1960年，美國核潛艇海神號（USS Triton）完成了環球潛航。對于現代潛艇來說，動力燃料和氧氣不再是限制條件，最大的限制條件變成了艦艇提供的食物和淡水限制以及封閉空間對于艇員的心理影響。
潛艇作為武器性質性改變則發生在1959年和1960年。蘇聯彈道導彈潛艇H級和美國彈道導彈潛艇喬治·華盛頓級先后服役參與戰略值班。自此之后由潛艇為主力的“第二次核反擊力量”誕生，這可以說是“相互保證毀滅”理論發展到的頂峰。也是從那時候，冷戰雙方都建造了一批彈道導彈潛艇，這些彈道導彈潛艇中蘇美任意一方所攜帶的彈道導彈都足以數次炸平對方每個角落。根據公開的資料，1985年，蘇聯僅僅參與戰備值班的潛艇所攜帶的彈道導彈達到了982枚，而且這些導彈至少攜帶2個當量為0.1兆噸的核彈頭。而根據美國公開的資料，冷戰時期每一艘戰備值班的彈道導彈潛艇中都有一發彈道導彈所攜帶的彈頭指向莫斯科，基輔和列寧格勒（今圣彼得堡）。
在冷戰最激烈的時候，美國和蘇聯雙方的潛艇都在進行一種“貓捉老鼠”的游戲。在冷戰初期，潛艇由于沒有拖拽聲吶，蘇聯潛艇為了尋找美國潛艇而時常使用“瘋狂伊凡”戰術。冷戰時期雖然雙方都沒有確實證據證明雙方開火，但冷戰時期雙方的核潛艇仍出現了不幸。蘇聯方面公開的冷戰時期沉沒的核潛艇有K-129號，K-65號，K-8號，K-219號，K-27號，唯一一艘M級核潛艇K-278“共青團”號（1989年），而由于潛艇事故以及后期保養問題出現的嚴重事故也很多，最知名的莫過于K-19號，這個潛艇的事故被改編拍攝電影《K-19：寡婦制造者》。美國方面公開了冷戰中損失了長尾鯊號和蝎子號。長尾鯊號是因為試航中設備故障導致沉沒，而蝎子號的沉沒原因雖至今仍未被官方公開，不過有書籍認為是被蘇聯潛艇擊沉。
盡管冷戰時期美蘇雙方海下潛艇火藥味十足，但第一個真正有明確證據證明在第二次世界大戰之后被潛艇擊沉的戰斗艦則為1971年，印巴戰爭時期巴海軍漢果號（法國Daphné級）擊沉的印度Khukri號護衛艦。而戰后第一艘和唯一一艘被敵方火力擊沉的潛艇則是同年巴基斯坦海軍丁鱥級加茲號潛艇（福克蘭戰爭中的阿潛艇圣菲號是擱淺）。在二戰之后1982年的馬島戰爭中，英國皇家海軍征服者號核潛艇擊沉了阿根廷的貝爾格拉諾將軍號巡洋艦，這是核動力潛艇擊沉的最大噸位的戰斗艦只（潛艇擊沉最大船只紀錄為二戰時期美國海軍射水魚潛艇擊沉日本航空母艦信濃號）。
相比于冷戰北約-華約雙方的“潛艇競賽”和冷戰之后美俄雙方強大的潛艇力量來說，其他國家相比之下要顯得“溫和”得多。在二戰中奉行中立原則的荷蘭和挪威戰后收編了一些德國的潛艇為自己的海軍潛艇部隊，1946年，瑞典自行研制建造了“鯊魚”級潛艇，這種潛艇近乎直接照搬了二戰德國U-XXI潛艇，20世紀50年代，荷蘭設計建造了“海豚”級潛艇，這種潛艇不僅吸收了德國的技術，而且成為了當時常規潛艇中綜合性能較高的潛艇，使當時的世界開始矚目荷蘭潛艇技術，同時代末期，瑞典也研制出了自己的“天龍”級潛艇。60年代的1964年荷蘭研制出了“旗魚”。而到了70年代，與此同時60年代末期，瑞典研制了第一個具有本國特色的“海鷹”級潛艇。20世紀70年代后期，荷蘭研制出了“海象”級而到了80年代至90年代，瑞典荷蘭的潛艇紛紛外銷到其他海防小國。1995年，瑞典“格特蘭”號，這是全世界第一級量產型AIP潛艇。而90年代末期，荷蘭也開始了AIP潛艇的研究。
中華民國政府海軍部于1913年提出建造潛艇，隨后也規劃了一系列潛艇建造計劃，但又由于國力問題而取消。中華民國政府潛艇部隊于1956年創建，從意大利購買了隨后命名為“海龍”、“海蛟”號潛艇，70年代中華民國從美國購買隨后命名為“海獅”和“海豹”號的潛艇。1987年和1988年，中華民國海軍接收2艘從荷蘭購買的海龍號潛艇和海虎號潛艇潛艇。這兩艘潛艇是目前中華民國海軍公開最先進的潛艇。到了21世紀初期，中華民國海軍公布了最新潛艦國造計畫，預計建造8艘柴電動力潛艦。
中華人民共和國建國之后，開始接受蘇聯的援助。早期中國潛艇以本地生產蘇聯W級潛艇為主要型號。在中蘇關系破裂之后，中國政府開始自行研制潛艇。20世紀70年代先后服役了091型核潛艇和092型核潛艇以及后來90年代初的039型潛艇，前兩型核潛艇由于噪音級別過大等原因造成其一直“限制使用”。而039型潛艇在不斷的改進之后則成為中國海軍潛艇部隊的主力型號。到了21世紀初期，中國政府官方則公開了093型核潛艇和094型核潛艇。
深潛用逃生服
2000年8月12日，俄羅斯的庫爾斯克號潛艇事故是冷戰后著名的潛艇艇難，事故原因是由于潛艇裝備魚雷故障在艇內爆炸造成，造成118名全部艇員陣亡。
2010年5月20日韓國宣布其浦項級護衛艦天安號被朝鮮一艘潛艇在白翎島附近海域使用魚雷擊沉。如果屬實，這將是自二戰以來第三次潛艇擊沉水面艦只事件。但是朝鮮方面否認了這項指控。詳見天安號沉沒事件。
2021年4月21日印尼海軍宣布其南伽拉號潛艇在峇厘島北部海域演習時突然失聯，25日宣布潛艇內53名人員已經全部殉職。
潛艇外部深潛以及航位控制系統
所有在水面上的船只，包括在上浮之后的潛艇，它們所受的正浮力一定大于重力。所以如果要潛下去，潛艇必須得到更多的負浮力，也就是說潛艇或者將自身的重力大于其所受浮力，或者降低其排水量。而相對于排水量（排水的體積）的控制，對于重力的控制則完全可以通過裝備一種叫做“沉浮箱”的水箱來控制。即通過控制沉浮箱中的注水情況來改變潛艇的重力。
對于普通的下潛和上浮動作，潛艇通常用前后兩個沉浮箱來完成，這兩個沉浮箱也稱作主沉浮箱或稱主水柜（Main Ballast Tank，簡稱MBT）。當潛艇需要下潛的時候，主沉浮箱水口完全開啟并注水以增大潛艇重力，而當潛艇需要上浮的時候，主沉浮箱的水口再次打開與此同時向主沉浮箱中注入壓縮空氣以排出箱中的水從而減小重力。主沉浮箱主要負責大幅度的潛艇沉浮動作，水箱也通常安置在漂浮吃水線以下，而如果需要更精確的控制潛艇的所處深度，則需要用深度控制水柜或稱硬水柜（Depth Control Tank，簡稱DCT，或稱hard tank）來控制。被稱為“硬水柜”主要由于它們必須要承受相比主水柜來說更大的壓力。深度控制水柜的水量可以控制反映變化的外部條件或改變下潛深度。這種水柜既可以安置在靠近潛艇中心的地方，亦可以單獨安置在艇身上以防止對于艇平衡性的影響。
當潛艇下潛時，潛艇殼體通常可以承受的水壓可以達到4兆帕（相當于400米水深的壓強），而對于像阿爾法級核潛艇那樣的鈦合金外殼的潛艇則可以承受10兆帕的壓力（相當于1000米水深的壓強）。但在殼體內則要保持普通的海平面大氣壓力左右的氣壓。由于水的鹽度不同，鹽度越大的水其在同樣深度所產生的壓力也越大。在潛航中的潛艇往往處于一種不穩定平衡狀態，或者處于一種向海床下潛或者上浮到水面的狀態。控制潛艇處于一個確定深度則需要連續控制潛艇的深度控制水柜以及整個水柜體系。
潛艇在保持固定浮力狀態時齊平衡狀態并不是固有的狀態。為了維持理想的平衡性，潛艇通常用專用的平衡舵以及內部的平衡水柜來控制。平衡水柜內部管線連通，用水泵調整各平衡水柜之中的水，從而調整個部分重力而創造出平衡向上與向下的力矩。
現代潛艇都是依靠電力驅動馬達推動螺旋槳前進。根據電力產生的方式，分爲柴電動力，核動力和AIP。
英國皇家海軍虎貓號的柴油發電機
皇家加拿大海軍溫莎號柴電動力攻擊潛艇
最早期曾經嘗試過做為潛艇動力來源的有壓縮空氣、人力、蒸氣、燃油和電力等等。而真正成熟的第一種潛艇動力來源是以柴油引擎配合電動馬達做為共同的動力來源。
第一次世界大戰之前，潛艇開始使用柴油機配合電動馬達作為潛艇的動力來源。柴油機負責潛艇在水面上航行以及電瓶充電的動力來源，在水面下，潛艇使用預先儲備在電瓶中的電力航行。由於電瓶所能儲存的電力必須提供全艦設備使用，即使以低速航行，也只能維持一段短時間，之後必須浮上水面充電。后來出現的呼吸管提高了潛艇的潛航能力。
呼吸管在第二次世界大戰前由荷蘭開發出來，其後由德國進一步改良並應用在他們的潛艇上。呼吸管的基本構造是以可伸長的通氣管將外界的空氣引導至柴油引擎，并排出引擎產生的廢氣，另外再附加防止海水進入以及將進入的海水排除的管線。通過使用呼吸管可以讓潛艇在潛望鏡深度情況下使用柴油機，這樣潛艇就不必浮出水面即可補充電力。
呼吸管的使用大幅改善了當時潛艇的作業方式與彈性。在使用呼吸管以前，潛艇進行換氣和充電的作業必須浮出水面，為了安全考量只能在夜間進行。採用呼吸管之後，潛艇只需將呼吸管伸出海面就可進行充電，不僅降低了潛艇被發現的機率，也擴展了潛艇可以充電的時機。但呼吸管並非完美，因為柴油引擎運作時會產生顯著的廢氣，天氣晴朗時可以在3海浬外以目視尋獲；伸出潛望鏡製造出來的浪花（periscope feather）也可由水面搜索雷達給判斷。針對裝備呼吸管的潛艦威脅，盟軍利用海上巡邏機攜帶可以辨識出潛望鏡雷達散射截面的雷達去尋找潛艦管，即使無法擊沉潛艇，至少也要迫使它無法充電而沒有能力持續的追蹤與攻擊。
世界上第一艘核動力潛艇美國的鸚鵡螺號
核動力是繼柴電動力之后發展的又一種動力。核動力的原理是應用核子反應爐產生的高溫讓蒸汽機中產生蒸氣之後驅動蒸汽渦輪發動機，來帶動螺旋槳或者是發電機產生動力。最早成功在潛艇上安裝核子反應爐的是美國海軍的鸚鵡螺號潛艇。目前全世界公開宣稱擁有核動力的國家有6個，其中以美國和俄羅斯的使用比例最高。美國甚至在1958年宣布不再建造非核動力潛艇。
核動力潛艇相比于傳統的柴電潛艇，具有動力輸出大，動力續航高（由于核動力潛艇的燃料的補充更換通常在10年以上，相比于僅僅幾周或幾月的柴電動力潛艇要大大增加，所以也通常被視為無限續航），速度快等優點。但核動力潛艇卻有技術難度大，穩定性差，建造費用高，噪音大以及維護要求高的缺點。由于柴電潛艇和絕氣推進技術的發展，核動力潛艇已經不再是先進潛艇動力的唯一標準。
德國212型AIP動力潛艇
AIP是Air-Independent Propulsion的簡稱，中文稱為絕氣推進。1930年，德國華特（Walter）博士提出以過氧化氫做為燃料的動力機系統，經過數年的研究和試驗，在二戰末期，華特發明了“華特式動力機”，其原理是應用燃燒過氧化氫推動內燃機工作，由于過氧化氫燃燒產生氧氣，所以不需從外界補充氧氣。早期的華特式動力機並不可靠，因為過氧化氫容易發生自燃反應，因此德國只生產了幾艘以過氧化氫為動力的潛艇XVIIB。
第二次世界大戰之後，許多國家開始研究其他可能的替代動力來源，以延長潛艇在水面下持續作業時間。如在柴電動力的基礎上自帶氧化劑或者是其他不需要氧氣助燃的設備，或是由新的動力來源為電瓶充電與驅動電力馬達。
盡管絕氣推進大大提高了柴電動力潛艇的能力，但由于過氧化氫等氧化劑的穩定性差，使得絕氣推進的安全性常被質疑。實際上無論早期華特的試驗還是二戰后美國、蘇聯的深入研究，都出現了或多或少的事故以及問題。
現代絕氣推進裝置類別主要為空氣封閉柴油引擎、閉式循環汽輪機、斯特靈閉式引擎以及燃料電池等，核動力在技術上也屬于不依賴空氣推進技術的一種。
由於電磁波在水中衰減的速率非常的高，無法做為偵測的訊號來源，以聲響訊號探測水面下的人造物體成為運用最廣泛的手段。
聲納的英文原名SONAR來自於「音響導航與測距」（sound navigation and ranging）的縮寫，無論是潛艇或者是水面船隻都利用這項技術的衍生系統探測水地下的物體或者是做為導航的依據。
聲納系統可以大致上分為兩類：主動與被動。主動聲納會自己發生音響訊號，藉由這個訊號接觸物體後反射回來的變化，做為計算這個物體的相對方位與距離的資料。被動聲納的作用和收聽裝置極為相近，不發出任何訊號，只接收來自於周遭的各種音響訊號來判斷與識別不同的物體。
傳統上潛艇安裝聲納的主要位置是在最前端的位置，由於現代潛艇非常依賴被動聲納的探測效果，巨大的收音裝置不僅僅讓潛艇的直徑大增，原先在這個位置上的魚雷管也得乖乖讓出位置而退到兩旁去。
其他安裝在潛艇上的聲納型態還包括安裝在艇身其他位置的被動聲納聽音裝置，利用不同位置收到的同一訊號，經過電腦處理和運算之後，就可以迅速的進行粗淺的定位，對於艇身較大的潛艇來說比較有利，因為測量的基線較長，準確度較高。
另外一種聲納稱為「拖曳聲納」，因為這種聲納裝置在使用時，以纜線與潛艇連接，聲納的本體則遠遠的拖在潛艇的後面進行探測，拖曳聲納的使用大幅強化潛艇對於全方位與不同深度的偵測能力，尤其是潛艇的尾端。這是因為潛艇的尾端同時也是動力輸出的部分，由於水流的聲音的干擾，位於前方的聲納無法聽到這個區域的訊號而形成一個盲區。使用拖曳聲納之後就能夠消除這個盲區，找出躲在這個區域的目標。
潛艇和水面艦隻在航行中，由於馬達，螺旋槳以及艇體形狀的不同，會產生固定頻率的回波，這種類似于人指紋的回波被稱爲聲紋，現代聲納接受到信號后和聲紋數據庫中的信號比較就能確定對方是哪一級別甚至具體是哪艘潛艇或艦隻，然後根據對方的特性識別敵友並作出最好的戰鬥判斷。
潛望鏡使用在潛艇上的歷史比聲納還要久，美國南北戰爭期間使用的龜形人力小潛艇已經使用類似簡單潛望鏡的光學裝置作為航行時的導航依據。
潛望鏡利用光學鏡面反射的原理，在一個長管子的兩端安裝鏡片，上端的鏡片會將面對的影像向下反射，位於底部的鏡片將反射過來的影像作第二次反射，觀測人員透過底部的反射鏡就可以看到上方鏡面對準的方向上的影像。透過這個裝置，潛艇內部的人員可以對周遭的環境進行肉眼的實際觀測。在作戰上，潛望鏡也是辨識目標種類與敵我的重要手段。
潛望鏡通常提供兩種倍率，一種放大倍率較小但是視野範圍較廣，適合快速的搜索週遭的海域，另外一種倍率較大，提供潛艇識別與判斷目標動向的能力。二次大戰以後有些公司推出的產品將兩者的功能分開到個別的搜索和攻擊潛望鏡上。在肉眼觀測的部分另有刻度協助觀測者根據可能的目標型態進行粗淺的距離判斷。在二次大戰後期美國開始在潛望鏡上搭配測距雷達，另外一種測距儀是測量水平線與一個已知物體高度間的夾角的間距儀（Stadimeter）。近代的另外一種替代產品則是雷射測距儀。
潛望鏡在不使用的時候會降入潛艇的帆罩（Sail）當中以縮小突出的距離，當需要使用的時候，潛艇首先必須改變深度到較淺的海域，才能夠使潛望鏡伸出水面進行觀測，這個操作深度範圍一般稱為潛望鏡操作深度，實際上的高度則要看每種潛艇與潛望鏡搭配而定，在這個深度範圍上潛艇有可能和水面船艦發生碰撞，因此潛艇通常需要先以被動聲納判斷附近船隻的情形，避開可能發生碰撞或者是被目視發現的可能。
現代的潛望鏡除了提供更好的觀測效果以外，也增強在惡劣天後與夜間觀測的能力，配合一般光學攝影機、紅外線攝影機或者是低光度電視攝影機等的協助，潛艇在操作潛望鏡的彈性上遠勝於過去，錄製下來的影像以電子訊號儲存後，還可以事後的分析與情報的擷取。近代潛望鏡設計上的一個大挑戰是操作速度的提升，由於需要在較高的航行速度下操作，同時維持影像的穩定，各公司以不同的方式去克服高速下帶來的震動與其他的問題，其中一種常見的設計為加大潛望鏡尺寸以提高對震動的吸收能力。
潛望鏡可以說是造成潛艇失去隱敝性的一大元兇，必須突出海面操作的先天弱點，在二次世界大戰後期首度被盟軍利用來發現德國的U-潛艇。盟軍的巡邏機以特殊的雷達偵測突出海面的潛望鏡產生的回波，加以定位之後迅速發動攻擊，如此一來讓潛艇利用夜間在水面充電或者是進行攻擊受到很大的限制，德國曾經試圖利用一些塗料降低潛望鏡的雷達波反射強度，不過效果不高。現代潛艇多半在攻擊潛望鏡上加裝雷達預警接收器（Radar Warning Receiver, RWR），提供威脅警告。
雷達在第二次世界大戰初期開始出現在水面艦艇上面，潛艇也在稍後開始配備，協助於夜間或是不良天候下的搜索。潛艇的雷達在不使用的時候和潛望鏡類似，要降低高度貼近帆罩的位置，或者是具備摺疊的天線能夠收進船帆當中，由於雷達天線的高度以及大小，搜索距離不會很遠，效果也比不上一般水面艦艇的搜索雷達，但是這項裝備提供更廣泛的偵測效果，現代的潛艇上幾乎都看得到。
雷達雖然好用，然而他發出訊號的必然缺點也導致潛艇在使用雷達上必須謹慎小心，以免被敵人做反偵測與定位的訊號來源。
德國在第二次世界大戰後期在潛艇上加裝專門探測盟軍巡邏機上的搜索雷達的電子設備，這種電子支援裝置（Electronic Support Measurment，ESM）算是近代潛艇裝置電子偵測設備的起源。除了自衛的需求之外，潛艇還可以利用不同的電子支援與偵測裝置進行對敵人的通訊，雷達或者是其他的無線電訊號的監視與搜集。
冷戰開始之後，各國紛紛利用潛艇隱密的特性，配合各類電子偵測裝置搜集情報，這又以美國和蘇聯之間進行的最為激烈，美國不僅僅派遣潛艇到蘇聯的沿海搜集資料，還讓潛艇在蘇聯的海底電纜上面放置竊聽錄音系統，獲得許多重要的情報。
即使在今日，潛艇依舊是一個非常重要的電子情報搜集工具。
水滴型殼體USS Barbel (SS-580)
現代潛艇通常來說是雪茄型的，這種設計相比于最早海龜號的“蛋型”已經有了很大改變，這樣的殼體也通常被稱為“水滴型殼體”。經過了很長時間的發展，潛艇設計者們發現水滴型殼體是目前發現的水下阻力最小殼體形狀，但不得不說的是這種形狀卻在海面漂浮時抵御海浪的能力也較差一些。早期的潛艇由于推進力的限制，其水下的速度不會超過10節，作戰方式是平時在水面航行，發現敵情后潛水航行，所以早期潛艇的外形都是不嚴格的“雪茄型”，其所產生的額外水阻力也是可以接受的。直到第二次世界大戰末期，德國潛艇研制技術和思想都得到了巨大的改變，他們開始注重水下航速并且第一次建造出了水下航速比水上還要快的潛艇——XXI級，隨后又建造出了XXIII級。這兩種型號的潛艇不但使用了近水滴型殼體，而且第一次撤銷了潛艇甲板上的甲板火炮，艦橋部分也“近流線型”，這樣潛艇不僅更快而且相比于當時盟軍的潛艇更加安靜，在水下的戰斗力更強。現代潛艇在水滴型外殼外面通常都要鋪設消聲瓦，實際上是一種降低本艇聲音輻射以及吸收外部聲波的材料，使得潛艇更加安靜。
潛艇上部突出的艦橋圍殼部分可以增長潛望鏡和無線電天線的使用長度。通常來說，艦橋圍殼內通常都有無線電設備，雷達，電子戰設備，通氣管等設備。在早期的潛艇中，指揮艙都會在潛艇的艦橋圍殼之中，所以潛艇艦橋圍殼通常也被稱為“指揮塔”。不過現在的服役的大多數潛艇的指揮艙通常在潛艇之中，而艦橋圍殼現在通常的作用則是通風，作為設備艙以及用于視覺觀測的地方了。
二戰晚期的U-XXI型U潛艇，耐壓艇體外部覆蓋了一個“輕殼”
在現代的軍用潛艇結構的發展大致分為兩個“流派”——單殼體結構與雙殼體結構。單殼體結構顧名思義就是以一層殼體承受艇外壓力，維持艇內氣壓。而雙殼體則是在殼體外面再加裝一層殼體，這層殼體被稱為“外殼體”，“輕殼體”通常也被稱為“非耐壓艇體”。這個外殼自身不承受壓力，其內部的殼與單殼體結構一樣承受外壓維持內壓。
早在一戰時期，潛艇最適于航行，并且能夠很好抵擋外部水壓同時又要簡化制造工藝的方法只有在外形上改變水滴型外形或者使用雙殼體。雙殼體的主要目的就是：外殼保持艇型，內殼維持壓力。直到二戰末期部分潛艇的上甲板部，船首和船尾仍然加裝一個很薄的外殼以維持外形。德國的U-XXI型是第一種完全雙殼體結構的潛艇，而盟軍仍然采用部分雙殼體的結構。
二戰之后，盟、蘇雙方在潛艇的結構上開始分離。蘇聯將原來的與盟軍相似設計結構設計方式轉為了雙殼體結構。值得一提的是從“鐵幕”落下至蘇聯解體，乃至現在，雙殼體結構仍然是蘇聯/俄羅斯潛艇設計結構的“必須結構”。相比之下，美國以及其他西方潛艇則開始轉向全面單殼體的設計方式。通過材料學以及流體動力學的長期進步，西方潛艇普遍做到了以單耐壓艇體抵抗壓力，維持形狀和內壓得能力。西方潛艇雖然稱為單殼體結構，但實際上大多數潛艇的艇首和艇尾需要加裝一層“輕殼”。
雙殼體的優勢在于對耐壓艇體材料要求度比單殼體要低很多，而且可以布設很多耐壓設備，諸如聲納探頭布設非耐壓艇體中，這樣不僅減小耐壓艇體內的空間而且還能大大減小耐壓艇體由于運轉這些設備時產生抗壓力下降和耐壓艇體形變。在實戰中，潛艇一旦受到震蕩，撞擊等時候，外部殼體雖然可能遭到毀滅打擊，但由于其有效保護了內部耐壓艇體，造成潛艇的安全性得到有效保護。同時外殼體內部加裝消聲材料也可以大大降低內部噪音，提高安靜能力。再有就是雙殼體結構的潛艇儲備浮力都很大，抗沉性都普遍高于單殼體潛艇。
不過相比之下，雙殼體的弊端也非常凸現。首先雙殼體潛艇的排水量都偏大，這造成了潛艇阻力和噪音的增大。其次雙殼體結構的焊接工藝的要求和耗費要比單殼體高很多，這樣無形中增加了潛艇的制造周期和降低性價比。但值得一提的是，蘇聯曾考慮過制造單殼體的阿爾法級核潛艇以提高其航速和減小排水量，而美國近些年來也開始打算制造雙殼體結構的潛艇以提高裝載能力，安靜性和操作性。
魚雷是潛艇使用的武器當中最普遍也是歷史最悠久的一種。直到目前為止，魚雷仍是潛艇最常見的武器。
在第二次世界大戰中期以前，魚雷是沒有任何導引裝置，發射出去之後只能依照設定的方向與深度持續前進，直到動力用盡或是與目標接觸為止。中期以後魚雷開始有最初的導引系統協助提高命中率，即使如此，魚雷在二次大戰結束前的主要目標還是水面艦艇。
二次大戰之後魚雷的發展趨勢有兩個主要的方向。第一個方向是導引系統的引入與成熟化，第二個方向是在動力系統上的改進以提高射程和速度。目前魚雷的導引系統當中最普遍的是聲納，可以說絕大多數的魚雷都是使用聲納搜索與追擊目標，另外一種則是以水面船隻通過之後留下的浪跡作為導引的訊號來源。在導引的型態上面又分成有線與無線兩類。
有線導引魚雷多使用在潛艇上面，顧名思義，魚雷的後端有導線與潛艇相連接，在發射之後潛艇的射控系統得以將控制指令經由導線傳遞給魚雷，這樣可以利用更精確的控制魚雷攻擊目標。必要的時候，潛艇可以直接切斷導線，讓魚雷自行以主動聲納標定與攻擊目標。
無線導引魚雷多使用在水面艦艇和火箭助飛魚雷上面，魚雷在發射進入水中之後立刻以主動聲納搜索，發射的飛機或者是船艦對這枚魚雷不再有任何控制的能力。
二戰結束前的潛艇多在前後都有魚雷發射管，除了提高魚雷的總攜帶量以外，還可以增加潛艇的發射火力。這個設計在二戰之後逐漸消失，取代的是集中在艇首的魚雷發射管。隨著聲納的體積與空間的需求改變，艇首的位置又被聲納所取代，因此近代的潛艇的魚雷管的配置位置很多是在接近艇首的兩側。
潛艇上發射魚雷的方式有兩大類：氣壓射出與自行游出。氣壓射出就是說利用壓縮空氣與活塞作用的原理，將魚雷由發射管彈射出去。自行游出是讓魚雷以自己的動力離開發射管。
魚雷的引爆方式也有兩種：接觸引爆與磁性引爆。魚雷對於水面船隻產生殺傷力的最主要來源是水壓的劇烈變化引發船隻結構受損，而非直接撞擊船隻在水面下的部分。一般魚雷多有這兩種引爆方式。
英國皇家海軍潛艇尤納號上的甲板炮
火炮是早期潛艇的主要武器之一。早期潛艇的噸位較小，攜帶的魚雷數量有限，火炮的作用在於輔助魚雷，增強潛艇的火力。一般來說，潛艇上的火炮主要是用來警告無武裝的船隻停止下來接受檢查或者是攻擊無武裝的船隻以節省魚雷的消耗量。
第二次世界大戰末期，為了要對付盟軍的反潛機，德國的U潛艇還加裝專門對空射擊的高射機槍或是高射機砲。大戰結束之後，火炮逐漸從潛艇上消失，現在的潛艇已經完全看不到任何火炮的設置。
二次大戰中最有名的潛艇火炮當屬德國使用的88毫米炮，他之所以會有名是因為很多人誤以為這款火炮也同時被德國陸軍做為高射炮與反坦克炮。其實除了口徑相同之外，這一門火炮和陸軍的88炮是沒有關係的。
潛艇發射三叉戟II型導彈
導彈使用在潛艇上是在二次大戰之後的新發展，不過最早的試驗還是在二次大戰時期，德國企圖將V2火箭由U-潛艇上發射，只是這個試驗並未實用化。
目前最常見的潛艇發射（潛射）導彈包括：潛對地彈道導彈，潛對地巡航導彈以及潛對艦反艦導彈這三種。潛對空飛彈有少數國家嘗試安裝使用，採取的方式是將單兵使用的攜帶型防空導彈改裝到潛艇上面，發射的時候依照改裝的方式，潛艇可以在水下或者是必須在水面上操作。基本上潛射對空飛彈目前不普遍也不算非常實用。
潛艦發射的反潛飛彈嚴格來說不算是飛彈，因為有導引裝置在推進火箭前端的魚雷，火箭本身只負責推送魚雷到指定的區域，在功能和作用上與水面艦艇使用的反潛火箭相同。
二戰時期德國布設在澳洲水域的水雷（AWM 304925）
以潛艇作為佈置水雷的載具相當常見，利用潛艇隱密的特性，到指定的水域部署攻擊性或者是防禦性的水雷網。早期的水雷有利用魚雷管發射佈置，或者是外掛在潛艇的艇身以外。現代的潛艇則都是利用魚雷管布放水雷。
Fa-330
潛艇即使在浮出水面時，提供艇上觀測的高度遠低於一般的水面艦艇，因此在配備雷達與其他電子搜索裝置以前，潛艇的有效偵測距離相當的短。為了改善這個缺點，搭載艦載機作為輔助觀測手段曾經被許多國家考慮過。
最早將潛艇與飛機搭配使用的是一次世界大戰時的英國與德國海軍，他們將水上飛機裝載於潛艇上，當潛艇下沉之後就可以讓飛機自行起飛。完成任務之後，飛機可以選擇返回陸上機場，或者是在海上降落，在乘員脫離之後將飛機鑿沉。
二戰時期納粹德國海軍曾少量使用無動力自轉旋翼機－「Fa-330」執行偵查與導航。「Fa-330」與直升機類似，但構造簡單的多。觀測員坐在沒有機身保護的座位上，頭上是三葉旋翼，操縱裝置僅能控制旋翼的共同傾角以及方向舵，升力源自潛艇纜繩牽引產生的氣流，同時纜繩內嵌電話線以便觀測員與母艦通訊。「Fa-330」平時可摺收存放，使用時可以迅速組裝完成。在盟軍反潛機數量與涵蓋範圍大增後，「Fa-330」不能對其預警而使效果不彰。
速科夫號潛艇
1934年法國海軍的「速科夫號潛艇（N N 3）」是潛艇搭載艦載機成功但不成熟的例子，「速科夫號」搭載一架「貝松MB.411（Besson MB.411）」水上飛機可拆解收納於指揮塔後方的機庫，後方配有起重機協助起降回收作業。搭載「貝松MB.411」主要目的是作偵查用，但實際上卻很少使用上，甚至機庫常未搭載該機而代作倉庫。「速科夫號」服役時是當時最大的潛艇，全長110公尺，全寬9公尺，除了有專門搭載的艦載機與其機庫外，指揮塔前還裝配了一座應只有水面艦艇才會配上的203公釐連裝炮，並有12具魚雷發射管，並可裝載數艘小艇，水中排水量達4,304噸，因為是潛艇未受當時的華盛頓海軍條約才能有此規格，開發的目的是要斷切敵方海運路線，據說其自恃力可達90天。儘管「速科夫號」有如此驚人的設計，但本身卻極少參戰，不少專家認為該艦本身就大幅欠缺戰術實用性，不論是203公釐連裝炮還是貝松MB.411水上飛機其準備作業都過於複雜且耗時，極難有效展開攻擊，而龐大的艦身並搭載不利潛水的巨炮讓其隱蔽性大減。「速科夫號」最終在1942年2月18日於巴拿馬運河附近沉沒，船員全數罹難，肇因美國與法國最初的調查報告是其在高速航行時被一艘美國貨輪撞上，但後來法國另有一份調查報告認為是受到美國飛機意外的攻擊造成。
伊四〇〇型潛艦，至21世紀前仍是最大的柴電動力潛艇