研究海洋深处最好的办法是把人送到海底去。
早在16世纪，一位名叫塔尔奇利亚的意大利人就开始琢磨如何下潜到海里。他钻到桶底吊有铅坠的木桶中，然后让别人将他连同木桶一起扔到海里，等到了海底，再将铅坠扔掉，木桶就又浮出了海面。
到18世纪70年代，美国人因独立问题与英国开战。当时大英帝国的海军力量世界第一，美国却连一艘战舰也没有。为此，美国人想出了在水下攻击英国军舰的办法，设计建造了世界上第一艘单人操纵的木壳潜艇“海龟号”，可以潜至水下6m。艇上装有手摇螺旋桨和手动水泵，以操纵潜艇的航行和升潜。英国人被这种从没见过的武器打了个猝不及防。
美国人尝到甜头后，继续研究潜艇技术。到19世纪，制造出在水面使用汽油机动力装置，水下使用电动机为推进动力的新式潜艇。法国人又对这种潜艇进行了改进，采用双层耐压壳体结构，内外壳之间被充作压载水柜，以此控制潜艇下潜和上浮。
第一次世界大战促进了深潜技术的发展。1934年，美国设计制造出第一个能够潜到水下1000多米的深海潜水装置，它是一个外壁很厚的球形容器，本身没有动力，需要用缆索从停泊在海面的船上吊到水下。
第二次世界大战结束后，瑞士科学家皮卡德发明了一种用特殊耐高压材料制成的球状深海潜水器。1953年，皮卡德建造的这种潜水器在地中海下潜到3150m的深处。1958年，美国海军与皮卡德合作，建造出一艘更大的深海潜水器。这艘潜水器曾经在1960年首次下潜到1.1万m深的马里亚纳海沟底部，这里海底压力高达1100个大气压。
此后，美国研制了以“阿尔文号”为代表的第二代深海潜水器，它曾经在地中海的海底找到了美国飞机坠毁时遗失的一颗氢弹，还成功地找到了沉睡大西洋海底多年的“泰坦尼克号”轮船。
20世纪70年代，与“阿尔文号”属于同一类型的法国深海潜水器“阿基米德号”曾10次潜入深达8400m的波多黎各海沟底部，这里是大西洋最深的地方，研究人员发现海底到处都有生物。
中国也研制开发了多种深海潜水器，其中最新型的“海极1号”载人潜水器最大潜深7000m。