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潜水艦の船体は、上部構造と耐圧殻という2つの主要な構成要素から成り立っています。潜水艦の船体の外側部分、つまり海水圧に抵抗せず浸水しやすい部分は、アメリカの潜水艦用語では「上部構造」、イギリスの潜水艦用語では「ケーシング」と呼ばれています。また、「軽量船体」など、他の表現で呼ばれることもあります。
潜水艦の上部構造は、流体力学的に効率的な形状を提供する。耐圧殻は潜水艦の内側の船体であり、海水圧に耐え、（運用）深度において潜水艦の構造的完全性を維持する。
現代の潜水艦は通常、葉巻型をしている。この形状は、ごく初期の潜水艦にも見られ、「涙滴型船体」と呼ばれている。外部からの圧力に耐える構造的に効率的であり、潜航時の流体抵抗を大幅に低減するが、浮上時の耐航性は低下し、抵抗は増加する。
内側の耐圧殻から分離された流体力学的に流線型の外側上部構造の概念は、1859年にスペインの発明家ナルシス・モントゥリオルによって設計された初期の先駆的な潜水艦イクティネオIで初めて導入されました。 [ 1 ] [ 2 ] しかし、1900年代初頭に軍用潜水艦が就役すると、推進システムの制約により、ほとんどの場合水上を航行する必要がありました。そのため、船体設計は妥協の産物であり、外側の船体は水上航行に適した水上艦に似ており、より流線型の上部構造は水中での抵抗を最小限に抑えるのに役立ちました。第二次世界大戦の潜水艦の水中速度は低く、通常10ノット（19 km/h）未満であったため、船のような上部構造、つまり外側の船体による抵抗は、涙滴型の船体が標準となるまで効果的に低減されませんでした。 第二次世界大戦末期、潜水艦技術の改良により潜航時間が長くなり、航空機搭載レーダーによって浮上潜水艦の探知確率が大幅に上昇し、潜水艦が潜航する時間が大幅に長くなったときに初めて、抵抗を減らし騒音を低減する目的で、涙滴型船体設計が再び検討され、後に採用された。涙滴型の潜水艦船体は潜航速度の向上も可能にしたが、涙滴型の船体が標準となったのは冷戦が始まってからずっと後の1950年代になってからだった。同時期に、潜水艦技術の多くの大きな進歩が開発され、実装された。USS アルバコア（AGSS-569）は、現代の潜水艦の涙滴型船体（「アルバコア船体」と呼ばれることもある）のアメリカ版を先駆けたユニークな研究潜水艦だった。現代の軍用潜水艦の中には、外殻（場合によってはプロペラも）が特殊な吸音ゴムの厚い層、あるいは無響板で覆われているものがあり、これにより潜水艦が能動ソナーや受動ソナーで探知されにくくなっている。
現代の小型潜水艦や潜水艇は、最も古いものも含め、すべて単殻構造である。しかし、大型潜水艦に関しては、アプローチが分かれている。ソ連の大型潜水艦はすべて二重殻構造で建造されているが、アメリカの潜水艦は通常単殻構造である。艦首と艦尾には軽量の船体部分があり、そこに主バラストタンクが収容され、流体力学的に最適化された形状となっているが、主となる円筒形の船体部分は単層構造となっている。
潜水艦の二重船殻は、船舶の二重船殻とは異なります。潜水艦の形状を実際に形成する外側の船体は、外殻、ケーシング、または軽船殻と呼ばれます。これは潜水艦の流体力学的性能を決定し、潜水艦を水中で推進するために必要な動力量に影響します。この用語は、特にロシアの潜水艦建造に適しています。軽船殻は通常、両側に同じ圧力がかかる薄い鋼板で作られています。軽船殻は、圧力船殻に直接取り付けると不必要な応力を引き起こす可能性のある機器を取り付けるために使用できます。二重船殻方式は、リング補強材と縦通材を船体の間に配置できるため、圧力船殻内部のスペースを節約することもできます。これらの対策は、軽船殻よりもはるかに重い圧力船殻のサイズを最小限に抑えるのに役立ちます。また、潜水艦が損傷を受けた場合でも、耐圧殻が無傷であれば、軽量船体が損傷の一部を吸収し、艦の構造的完全性を損なうことはない。
外殻の内側には、外部圧力に耐え、内部が通常の気圧に保たれる強固な船体、すなわち耐圧船体があります。耐圧船体は一般的に、複雑な補強構造と高い強度予備を備えた厚肉高強度鋼でできており、水密隔壁によって複数の区画に分けられています。耐圧船体と軽船体は隙間によって隔てられており、その隙間には多数の鋼製構造部材が軽船体と耐圧船体を連結し、強度と座屈安定性を高める三次元構造を形成しています。船体間空間は、最大深度での高い外部圧力と水中への露出に耐えられる機器の一部を設置するために使用されます。この機器は潜水艦によって大きく異なり、一般的には様々な水タンクや空気タンクが含まれます。単殻潜水艦では、軽船体は不連続で、主に艦首と艦尾に存在します。
耐圧船体は円形断面を持ち、他の形状では強度が著しく低下します。耐圧船体の建造には高い精度が求められます。これは船体の大きさに関係なく当てはまります。 断面の円形度がわずか 1 インチ (25 mm) ずれるだけでも、静水圧荷重容量が 30 パーセント以上低下します。[ 3 ]わずかなずれは補強リングによって抑制され、数百万トンの縦方向の総圧力は、円形断面の船体を使用することで船体全体に均等に分散されなければなりません。この設計は圧縮応力に対して最も耐性があり、これなしでは潜水深度での水圧に耐えられる材料はありません。潜水艦の船体には高価な横方向のフレーム構造が必要で、座屈不安定性に対して剛性を高めるためにリングフレームが密接に配置されています。船体部品に欠陥があってはならず、すべての溶接継手はさまざまな方法で複数回検査されます。
タイフーン級潜水艦は、複数の耐圧殻を備えているため、内部設計が簡素化される一方で、通常の潜水艦よりもはるかに幅広になっている。潜水艦の本体には、2つの長い耐圧殻が平行に並んでおり、その上方、かつそれらの間に3つ目の短い耐圧殻が部分的に配置されている（これはセイルのすぐ下に突き出ている）。さらに、艦首には魚雷用、艦尾には操舵装置用の2つの中心線上の耐圧殻がある。これにより、生存性も大幅に向上する。たとえ1つの耐圧殻が破損しても、潜水艦の沈没を防ぐことができれば、他の耐圧殻内の乗組員は比較的安全であり、浸水の可能性も低くなる。
潜水深度を容易に伸ばすことはできない。船体を厚くするだけでは重量が増加し、搭載機器の重量を減らす必要が生じるため、最終的には深海潜水艇のような形状になってしまう。これは民間の研究用潜水艇には適用できるが、軍用潜水艦には適用できないため、軍用潜水艦の潜水深度は常に当時の技術によって制限されていた。
第一次世界大戦時の潜水艦は炭素鋼で船体を建造し、通常、試験潜航深度は100メートル（330フィート）以下でした。第二次世界大戦中、高強度合金鋼が導入され、最大200メートル（660フィート）の深度まで潜航可能になりました。戦後の計算では、終戦間際のドイツのVII型Uボートの耐圧深度は300メートル（980フィート）を超えると推定されています。高強度合金鋼は今日でも潜水艦の主要材料であり、潜航深度は250～350メートル（820～1,150フィート）に制限されています。軍用潜水艦では、他の特性を犠牲にすることなくこの深度を超えることはできません。この制限を超えるために、チタン製の船体を持つ潜水艦がいくつか建造されました。チタンは、ほとんどの鋼よりも強度対重量比と耐久性に優れ、非磁性です。チタン製潜水艦は、ソ連が特に好んで採用した。ソ連は特殊な高強度合金を開発し、低コストでチタンを生産する産業を構築し、複数の種類のチタン製潜水艦を保有していたからである。チタン合金は潜航深度を大幅に向上させるが、他のシステムも再設計する必要があるため、ソ連の潜水艦「コムソモレツ」 （当時最も深く潜航できる軍用潜水艦）の試験深度は1,000メートル（3,300フィート）に制限された。こうした利点にもかかわらず、チタン製潜水艦の建造コストの高さが、冷戦終結とともにその開発を放棄させる原因となった。
潜水艦内部に2つ以上の船体を持つ例もある。タイフーン級潜水艦の軽量船体には、2つの主耐圧船体、セイルの大部分を構成する小型の第3耐圧船体、魚雷と操舵装置用の2つの船体、そして主船体の間に20基のMIRV SLBMとバラストタンク、その他のシステムが搭載されている。オランダ海軍のドルフィン級およびポトヴィス級潜水艦は、3つの主耐圧船体を備えていた。ロシアの潜水艦ロシャリクは、多球形船体により2000メートル以上の深度まで潜航できる。