雙殼潛艇艇體分內殼和外殼，內殼是鋼制的耐壓艇體，保證潛艇在水下活動時，能承受與深度相對應的靜水壓力；外殼是鋼制的非耐壓艇體，不承受海水壓力。

內殼與外殼之間是主壓載水艙和燃油艙等。單殼潛艇只有耐壓艇體，主壓載水艙布置在耐壓艇體內。一個半殼潛艇，在耐壓艇體兩側設有部分不耐壓的外殼作為潛艇的主壓載水艙。

潛艇艇體多呈流線型（先進的潛艇一般設計成水滴形或者雪茄形），以減少水下運動時的阻力，保證潛艇有良好的操縱性。

耐壓艇體內通常分為艏、舯、艉三大段，分隔成3～8個密封艙室，艙室內設置有操縱指揮部位及武器、設備、裝置、各種系統和艇員生活設施等，以保證艇員正常工作、生活和實施戰斗。

現代潛艇在艏段安裝有大型球形聲納基陣和魚雷艙，在魚雷艙內一般安裝有4-8具533-650mm魚雷發射管。舯段有耐壓的指揮室和非耐壓的水上指揮艦橋。

在指揮室及其圍殼內，布置有可在潛望深度工作的潛望鏡、通氣管及無線電通信、雷達、雷達偵察告警接收機、無線電定向儀等天線的升降裝置。艉段主要安裝有動力裝置和傳動裝置。在艇身兩側一般還安裝有聲納基陣。

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機配合電動馬達(柴電)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。這種動力是第一種潛艇用機械動力。

柴油機負責潛艇在水面上航行以及為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。

由于電瓶所能夠儲存的電力必須提供全艦設備使用，即使采取很低的速度，也無法在水面下長時間的航行，必須浮上水面充電。后來出現的呼吸管則使得潛艇的潛航能力增加。

呼吸管在第二次世界大戰前由荷蘭開發出來，其后由德國進一步的改良并首先使用在他們的潛艇上面。

呼吸管的基本構造很簡單，就是一個可以伸長的通氣管，將外界的空氣引導至柴油引擎，產生的廢氣也經由呼吸管排送出去，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，這樣潛艇就不必上浮即可補充電力。呼吸管的使用大幅改變當時潛艇的作業方式與彈性。

在使用呼吸管以前，潛艇一定要浮出海面進行換氣和充電的作業，而這個作業時間限制在夜間。

采用呼吸管之后，潛艇只需要將呼吸管伸出海面就得以進行充電的工作，不僅降低潛艇被發現的機率，也擴展潛艇可以充電的時機。

針對這個威脅，盟軍是利用巡邏機攜帶的特殊雷達來尋找微小的呼吸管，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。

核動力是繼柴電動力之后發展的又一種動力。核動力的原理是通過核子反應爐產生的高溫讓蒸汽機中產生蒸氣之后驅動蒸氣渦輪機，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，全世界公開宣稱擁有核子動力的國家有5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。核電池的出現，解決了這些問題，意味著可以批量的制造超越常規性能的潛艇。

AIP是的簡稱，中文稱為不依賴空氣推進。1930年，德國沃爾特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，沃爾特發明了“沃爾特式動力機”，原理是通過燃燒過氧化氫推動內燃機工作，由于過氧化氫燃燒反應產生氧氣，所以不需要額外空氣，但是早期的沃爾特式動力機并不可靠，因為過氧化氫容易發生自燃反應，因此德國只生產幾艘XVIIB，以過氧化氫為動力的潛艇。

第二次世界大戰之后，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，采用柴油機與電力馬達加上電瓶的搭配，在潛艇中攜帶氧化劑或者是其他不需要氧氣助燃的設備，如此一來可以在水面下驅動柴油機進行充電，或者是由新的動力來源為電瓶充電與驅動電力馬達。

盡管不依賴空氣推進擁有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，使得不依賴空氣推進的安全性常被質疑。

實際上無論早期沃爾特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。

現代不依賴空氣推進裝置類別主要為空氣封閉柴油機、閉式循環汽輪機、斯特靈閉式動力機以及燃料電池等。

用于實現潛艇下潛上浮，水下均衡，保持和變換航向、深度等。潛艇主壓載水艙注滿水時，增加重量抵消其儲備浮力，即從水面潛入水下。用壓縮空氣把主壓載水艙內的水排出，重量減小，儲備浮力恢復，即從水下浮出水面。

艇內設有專門的浮力調整水艙，用于注入或排出適量的水，以調整因物資、彈藥的消耗和海水密度的改變而引起的潛艇水下浮力的變化。

艇首、艇尾還設有縱傾平衡水艙，通過調整首、尾平衡水艙水量以消除潛艇在水下可能產生的縱傾。

艇首（或指揮室圍殼處）和尾部各設有一對水平升降舵，用以操縱潛艇變換和保持所需要的潛航深度。艇尾裝有螺旋槳和方向舵，保證潛艇航行和變換航向。