潜水艇工作的原理其实很简单。潜艇发明家从鱼那里得到了启发，发现鱼是靠体内的鱼鳔来控制沉浮的。鱼在水中的浮力是鱼的身体所排开的海水体积和海水比重的乘积，而海水比重是随着水压变化而变化的。大海越深，海水的压力就越大，比重也越大；为了适应这种变化，鱼鳔就起到调节鱼体比重的作用。鱼要上浮时，鱼鳔就膨胀，体积变大，鱼体比重相应变小，当鱼体比重小于海水比重时，鱼就浮出水面了。当鱼鳔压缩时，体积就小，鱼体比重相对增加，鱼体比重大于海水比重，鱼就下潜了。鱼体比重和海水比重相等时，鱼就停留在水中。
科学家们把鱼体上浮下潜的奥秘应用到潜艇的制造上来。要使舰船上浮下沉，关键就在控制浮力。人们把潜艇的壳体做成双层。外壳是非耐压壳体，里面是固壳，是用耐压钢材焊接而成。这两层壳体之间就是浮力舱，它好比是鱼体内的鳔。当浮力舱注水时，艇体重量增加，超过海水比重，潜艇就下沉了。浮力舱排水充气，艇体浮力增加，比重小于海水，潜艇就浮了上来。潜艇上的升降舵、推进器，就好像鱼的胸鳍和尾鳍，保持了潜艇在水中的各种状态。
潜艇上的浮力舱又叫压载舱，由许多舱室组成，以舱室注水多少来控制潜艇下潜的潜深度。如要速潜时，便打开所有浮力舱的阀门，往里同时注水，潜艇就很快地下沉了。
潜艇有装在艇首的水平舵和装在艇尾的艉水平舵两个舵。当潜艇下潜时，首舵向下倾，而艉舵则向上翘，这样艇首朝下，潜艇便下潜；潜艇上浮时，首舵向上翘，艉舵向下倾，这样艇首就朝上，潜艇便浮了上来。潜艇水平舵的原理，跟鱼体上的胸腹鳍和尾鳍道理是一样的。
常规潜艇的动力有两种。在水面航行时，靠柴油机作动力。当潜水艇在水下航行时，由于它跟水面的空气完全隔绝，这时的动力主要靠蓄电池来提供电动机的电源。所以潜艇上装有数百块电池，分成组，藏在底层舱里。当电池快要用完时，潜艇就得浮出水面，改用柴油机作动力，同时给电池充电，为下一次水下航行准备。由此，不难看出，因为受到电池电能的限制，常规潜艇一个最大的弱点就是不能长时间在水下航行。