原子力潜水艦
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。
これらの特徴から、原子力潜水艦では機能維持・人員生存のための浮上は原理的には数か月間に1度で十分である。ただし長期間の連続潜航が原理的に可能であっても、実際には長くても2か月程度の連続潜航しか行わない。これは、新鮮な食料の補給、艦外からの整備などが必要であることと乗組員の心理面への影響が考慮されるためである。しかし実際には閉鎖された環境に長時間置かれることから、男性乗組員と女性乗組員が性行為を行う・艦内に麻薬を持ち込むなどの問題が発生している。
アメリカ海軍では戦略ミサイル原子力潜水艦のクルーはブルーとゴールドの2組を用意しており、1つのグループが70日間の航海を終えて帰港すると約1か月ほど艦の整備などを行い、その後もう1つのグループが70日間の航海に出て行く。そして航海を終えた方のグループは暫しの休暇を経て訓練を行なうというローテーションを繰り返す。
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。
ロシア連邦ではソビエト連邦の崩壊後に退役した多数の原子力潜水艦が解体された。強い放射能を帯びる原子炉とその周辺を当初は海上に保管していたが、腐食などのリスクがあるため、2000年からは陸上に引き揚げて保管している。太平洋艦隊の退役原潜心臓部は、ウラジオストク東方40キロメートルのラズボイニク湾にある国営原子力企業ロスアトムの施設で解体されているが、原子炉を長期保管した後の最終的な処分方法は依然検討中である。日本海の環境保全のため日本政府も資金援助している。
アメリカ海軍では新造艦の原子炉に濃縮度93パーセントから97パーセントの高濃縮ウランを用いた燃料棒を使用することで燃料の寿命を艦の寿命と等しくしている上に、それによって実質的に燃料交換を不要にすることで、原子炉の維持費の大きな部分を占める燃料棒の交換費用を無くして稼動率の向上と放射性廃棄物の減少を図っている。ただ、高濃縮ウランの使用は核拡散防止条約に抵触するため、非核保有国は上記のような方法はとれない。
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)。