早期的潛艇都是使用人力推進的，航速很慢。1863年，法國建造了“潛水員”號潛艇，使用功率58.8千瓦（80馬力）的壓縮空氣發動機作動力，速度為2.4節，能在水下潛航3小時，下潛深度為12米。

1886年，英國建造了“鸚鵡螺”號潛艇，使用蓄電池動力推進，航速6節，續航力約80海里。

1897年，美國建造了“霍蘭”Ⅵ號潛艇，水面使用33千瓦（45馬力）的汽油機動力裝置，航速7節，續航力達到1000海里；水下使用電動機為動力，航速5節，續航力50海里，這是潛艇雙推進系統的開端。

早期潛艇使用的武器，主要是艇體上掛帶的定時引爆炸藥包或水雷。1866年，英國人R.懷特黑德制成第一枚魚雷。

1881年，T.諾德費爾特和G.加里特建造的“諾德費爾特” 號潛艇，首次裝備魚雷發射管；同年，美國建造的“霍蘭”Ⅱ號潛艇安裝有能在水下發射魚雷的魚雷發射管，這是潛艇發展史上的一項重要發展。

早在19世紀50年代，法國海軍的一名工程師就提出了改裝機械動力潛艇的建議，許多人也進行了這方面的嘗試。

1863年，法國建成了一艘“潛水員”號潛艇。艇體模仿海豚的外形設計，長42.67米，排水量420噸。

使用一部功率為59千瓦（80馬力）的蒸汽機作動力，速度為2.4節，能在水下潛航3小時，下潛深度為12米。由于“潛水員”號采用了蒸汽機作動力，尺寸超過了當時所有的潛艇，成為了20世紀之前最大的一艘潛艇。

雖然“潛水員”號潛艇的動力裝置有了質的飛躍，但它卻受當時設計水平的限制，當增加壓載使其浮力等于零時，潛艇下潛就失去了控制，水下航行的穩定性很差。

另外，潛艇在水下航行時需要大量的空氣，而這在當時幾乎是無法解決的問題。于是，“潛水員”號最終以失敗而告終。

蒸汽機作為潛艇的動力失敗后，潛艇設計師們不得不另辟蹊徑，為潛艇尋找更好的動力裝置。

1886年，英國建造了一艘使用蓄電池動力推進的潛艇（也被命名為“鸚鵡螺”號）成功地進行了水下航行，航速為6節，續航力約80海里。

從此，電動推進裝置為潛艇的水下航行展現了廣闊前景。

但對現代潛艇的發展作出過最大貢獻的，當屬美國潛艇設計師――約翰·霍蘭。

約翰·霍蘭1841年出生在愛爾蘭利斯凱納鎮，父親是英國海岸警衛隊的一名雇員。

父親的職業使霍蘭從小就對海洋及戰艦充滿了好奇。中學尚未畢業時，父親不幸病故，年輕的霍蘭被迫結束學業，到一所學校擔任理科教員，以挑起家庭生活的重擔。

在此期間，霍蘭一邊工作，一邊設計潛艇。1873年，霍蘭辭去了教師工作，帶著他的潛艇設計圖紙到了美國。在美國，他一邊在一個都教會學校教書，一邊完善著他的潛艇設計圖。

1875年，霍蘭將建造新型潛艇的計劃送交美國海軍部。但是，美國海軍對支付5萬美金建造的一艘名為“智慧之鯨”的小型手操潛艇的沉沒仍然記憶猶新，因此斷然拒絕霍蘭的計劃。

遭到拒絕的霍蘭卻沒有因此而卻步，他很快就得到了流亡美國的由愛爾蘭一些革命者組成的“芬尼亞社”的大力資助。

在“芬尼亞社”的支持下，經過3年時間的努力，霍蘭終于在1878年將自己的第一艘潛艇送下了水。

該潛艇被命名為“霍蘭－Ⅰ”號，是一艘單人駕駛潛艇。艇長5米，裝有1臺汽油內燃機，能以每小時3.5海里的速度航行。

但由于潛艇水下航行時內燃機所需空氣的問題沒有解決，故潛艇一潛入水下發動機就停止了工作。

雖然這是一艘不成功的潛艇，但霍蘭卻在它的身上積累了經驗，為下一步建造新的潛艇打下了基礎。

這時，“芬尼亞社”對霍蘭的潛艇研制提出了要求：所建造的潛艇，大到足以能有效地進行作戰，小到使其能夠塞進特制的商船船艙。這種商船要求可以裝成民船的模樣橫渡大西洋。

當遇到敵艦后，特殊的商船將潛艇放出以攻擊敵人。按照這一特殊的要求，1881年，霍蘭建造成功他的第二艘潛艇，命名為“霍蘭－Ⅱ”號（也稱“芬尼亞公羊”號）。

該艇長約10米，排水量19噸，裝有一臺11千瓦的內燃機。為解決縱向的穩定性問題，霍蘭為潛艇安裝了升降舵。

同時，他還在艇上安裝了一門加農炮，使得“芬尼亞公羊”號潛艇既能在水下發射魚雷，又能在水面進行炮戰。

“芬尼亞公羊”號的建成給公眾以極大的鼓舞，在潛艇發展史上也被認為是一個重要的里程碑。

19世紀80年代末期，潛艇的發展引起了更多的國家的興趣。1893年，長約45.7米、排水量為266噸的“古斯塔夫·齊德”號潛艇在法國下水了。

它以電動機帶動螺旋槳的推動。在當時各國所出現的潛艇中，它是最先進的一艘。

“古斯塔夫·齊德”號潛艇的成功促使霍蘭更加努力了。

但就在霍蘭全力以赴的投入他的第三艘潛艇制造之中時，“芬尼亞社”的一些成員對霍蘭無終止的試驗喪失信心，并在一天黑夜將“芬尼亞公羊”號以及建造中的第三艘潛艇偷偷地運走了。

從此，霍蘭與“芬尼亞社”分道揚鑣。

失去了“芬尼亞社”的資助，霍蘭只得暫時停下潛艇的研究而到一家汽槍公司擔任了描圖員的工作。

但是不屈的科學家永遠不會為困難所嚇倒。在朋友們的大力支持下，他興辦了“肛魚潛艇公司”。

這時他與炮兵上尉扎林斯基合作，又建造了他的第四艘潛艇“扎林斯基”號。1886年，當“扎林斯基”號建成下水時，因滑道倒塌而全艇被毀。“扎林斯基”的失敗，反而使霍蘭有了暫時的喘息余地。