为了克服潜艇动力来源杀油机和蓄电池的缺陷，人们很早就想把核反应堆搬到潜艇上，以提高潜艇的作战能力。
1954年，世界上第一艘核动力潜艇即美国的“鹦鹉螺”号核潜艇下水了。它一投入使用，就显露出超群的本领。在4年多的航行中，航程共达15万海里，其中有11万海里是在水下航行的。然而在这样长的时间内，一共才装过两次燃料。
核潜艇在水下能长时间航行，隐蔽性好，对目标可突然进行攻击，加之航行的速度快（比普通潜艇速度快一倍多），因而能及时跟踪追击敌方潜艇。在核潜艇上装备弹道导弹和鱼雷后，使它的攻击能力大大增强，不仅能在水下大显威风，进行反潜作战，而且能用来攻击敌方陆地上的战略目标，如交通枢纽、机场和工业中心等。
潜艇的核动力装置由核反应堆、蒸汽发生器、循环泵和透平机等组成。
核动力潜艇的功率很大，有的可达二三万匹马力。它的航行距离比一般潜艇远多啦，可达一二十万海里，航行速度达到25节至30节以上。
核潜艇上的反应堆具有一定的放射性，可能给潜艇乘员的健康带来一定的危害，因此在核潜艇设有严密的防护装置。在反应堆外面包有用特殊钢板或铅板等制成的防护层，通向反应堆的管道外面也装有防护装置。潜艇上还设有防放射性辐射的监视报警系统。为了保证乘员安全和健康，艇上的空气、食品和淡水要定期进行检查和消毒。
核潜艇和普通潜艇一样，今后也将向高速度、大深度和低噪音，以及提高探测能力、自动化控制能力等方面发展。
潜艇在水电航行时用的是蓄电池，而柴油机是用来给蓄电池充电的。
核动力装置的工作原理是：循环管路中的水经过反应堆时，吸收了由核燃料裂变所产生的高温，水被加热而处于高温状态。在循环泵的作用下，高温水在蒸汽发生器中变成高温、高压的蒸汽，再用蒸汽推动透平机转动，进而带动潜艇上的螺旋桨旋转，使潜艇在水中前进。