Denizaltı tasarımı ilk kez 1578'de matematikçi William Bourne tarafından geliştirildi. Bourne bu tasarımını hiç denemedi, ama 40 yıl sonra Cornelius Drebbel buna çok benzer tasarımlı bir denizaltı inşaa etti ve ilk kez Thanes Nehri'nde denedi. Ahşap omurgasının üzeri deriyle kaylıydı ve bordalarında su geçirmeyen deri kaplamadan dışarı uzanan 12 küreği vardı. Denizaltısı suyun altında iki saat kalınca Drebbel'in oksijen üretme yöntemini bulduğuna dair söylentiler yayılmıştı. Deneme gösterisinin başarılı olmasına karşın, İngiliz Bahriye Nazırlığı, Drebbel'ındenizaltısını kabul etmedi; bu fikrin geliştirilmesi daha sonraki mucitlere kalacaktı.

  Savaşta kullanılan ilk denizaltı olan American Turtle, David Bushnell tarafından 1775 yılında icat edildi. Bu ahşap tekne, elle yönlendirilen iki uskurla yüzüyordu; ilk kez 1776'da Amerikan Bağımsızlık Savaşı'nda kullanıldıysa da, hedefini batıramadı. Düşman gemisini batıran ilk denizaltı Hunley'dir; H.L. Hunley'nin Amerikan İç Savaş'ı Konfederasyon Ordusu için icat ettiği bu denizaltı, Birlik Ordusu'na ait Houstonic savaş gemisini batırmış, ama bu arada, tüm mürettebatıyla beraber kendiside batmıştı.

  Bunun gibi oldukça eski tarihli pek çok denizaltının varlığına karşın, modern denizaltının mucidi J.P. Holland olarak kabul edilir. Holland'ın geliştirdiği tekne, modern bir denizaltının tüm özelliklerini taşıyordu: Silindir biçimli gövde, safra tankları, derinliği ayarlamaya yarayan yatay dümen ve havaya ihtiyaç duymayan güç kaynağı. Bu denizaltı, su altında bataryalarını kullanıyor, yüzeye çıktığında ise içten yanmalı motorla gidiyordu. Holland, 1900'de denizaltısını ABD Deniz Kuvvetleri'ne verdi. 1902'de "denizaltı gemisi"nin patent hakkını aldı ve İngiltere, Hollanda, Rusya ve Japonya için denizaltılar inşaa etmeyi sürdürdü.