潛水艇工作的原理其實很簡單。潛艇發明家從魚那裏得到了啟發，發現魚是靠體內的魚鰾來控製沉浮的。魚在水中的浮力是魚的身體所排開的海水體積和海水比重的乘積，而海水比重是隨著水壓變化而變化的。大海越深，海水的壓力就越大，比重也越大；為了適應這種變化，魚鰾就起到調節魚體比重的作用。魚要上浮時，魚鰾就膨脹，體積變大，魚體比重相應變小，當魚體比重小於海水比重時，魚就浮出水麵了。當魚鰾壓縮時，體積就小，魚體比重相對增加，魚體比重大於海水比重，魚就下潛了。魚體比重和海水比重相等時，魚就停留在水中。
科學家們把魚體上浮下潛的奧秘應用到潛艇的製造上來。要使艦船上浮下沉，關鍵就在控製浮力。人們把潛艇的殼體做成雙層。外殼是非耐壓殼體，裏麵是固殼，是用耐壓鋼材焊接而成。這兩層殼體之間就是浮力艙，它好比是魚體內的鰾。當浮力艙注水時，艇體重量增加，超過海水比重，潛艇就下沉了。浮力艙排水充氣，艇體浮力增加，比重小於海水，潛艇就浮了上來。潛艇上的升降舵、推進器，就好像魚的胸鰭和尾鰭，保持了潛艇在水中的各種狀態。
潛艇上的浮力艙又叫壓載艙，由許多艙室組成，以艙室注水多少來控製潛艇下潛的潛深度。如要速潛時，便打開所有浮力艙的閥門，往裏同時注水，潛艇就很快地下沉了。
潛艇有裝在艇首的水平舵和裝在艇尾的艉水平舵兩個舵。當潛艇下潛時，首舵向下傾，而艉舵則向上翹，這樣艇首朝下，潛艇便下潛；潛艇上浮時，首舵向上翹，艉舵向下傾，這樣艇首就朝上，潛艇便浮了上來。潛艇水平舵的原理，跟魚體上的胸腹鰭和尾鰭道理是一樣的。
常規潛艇的動力有兩種。在水麵航行時，靠柴油機作動力。當潛水艇在水下航行時，由於它跟水麵的空氣完全隔絕，這時的動力主要靠蓄電池來提供電動機的電源。所以潛艇上裝有數百塊電池，分成組，藏在底層艙裏。當電池快要用完時，潛艇就得浮出水麵，改用柴油機作動力，同時給電池充電，為下一次水下航行準備。由此，不難看出，因為受到電池電能的限製，常規潛艇一個最大的弱點就是不能長時間在水下航行。