Ontwerpen voor onderwaterboten of onderzeeërs dateren uit de jaren 1500 en ideeën voor onderwaterreizen gaan nog verder terug. Het was echter pas in de 19e eeuw dat de eerste nuttige onderzeeërs begonnen te verschijnen.
Tijdens de Burgeroorlog bouwden de Confederaten de H.L. Hunley, de onderzeeër die een Union-schip zonk. De U.S.S. Housatonic werd gebouwd in 1864. Maar het was pas na de Eerste Wereldoorlog dat de eerste echt praktische en moderne onderzeeërs werden uitgevonden.
Het probleem van de onderzeeër is altijd geweest hoe hij zijn uithoudingsvermogen en prestaties onder water kon verbeteren, en beide mogelijkheden worden bepaald door het schip. Vroeg in de geschiedenis van de onderzeeër was het probleem van de onderzeeër vaak hoe hij zijn schip kon laten werken.
Historische verslagen wijzen erop dat de mens altijd heeft geprobeerd de diepten van de oceaan te verkennen. Een vroeg record uit de Nijlvallei in Egypte geeft ons de eerste illustratie. Het is een muurschildering die eendenjagers toont, vogelsperen in de hand, kruipend naar hun prooi onder het oppervlak terwijl ze door holle papyrusrieten ademen. De Atheners zouden tijdens het beleg van Syracuse duikers hebben gebruikt om de haveningang vrij te maken.
En Alexander de Grote beval duikers in zijn operaties tegen Tyrus alle onderwatervaartuigen (onderzeeër) verdedigingen te vernietigen die de stad zou gaan bouwen. Hoewel er in geen van deze records staat dat Alexander een soort onderwatervoertuig had, zegt de legende dat hij afdaalde in een apparaat dat de inzittenden droog hield en licht toeliet.
Pas in 1578 verscheen er een record van een vaartuig ontworpen voor onderwaternavigatie. William Bourne, een voormalige artillerist van de Royal Navy, ontwierp een volledig omsloten boot die onder water kon worden gebracht en onder het oppervlak kon roeien. Zijn creatie was een houten raamwerk gebonden in waterdicht leer. Het moest worden ondergedompeld door handklemmen te gebruiken om de zijkanten samen te trekken en het volume te verlagen.
Hoewel het idee van Bourne nooit boven de tekentafel kwam, werd een soortgelijk apparaat gelanceerd in 1605. Maar het kwam niet veel verder omdat de ontwerpers hadden verzuimd rekening te houden met de vasthoudendheid van onderwatermodder. Het vaartuig kwam vast te zitten in de rivierbodem tijdens de eerste onderwaterproef.
Wat de eerste "praktische" onderzeeër zou kunnen worden genoemd, was een roeiboot bedekt met ingevet leer. Het was het idee van Cornelius Van Drebbel, een Nederlandse arts die in 1620 in Engeland woonde. De onderzeeër van Van Drebbel werd aangedreven door roeiers die aan riemen trokken die door flexibele lederen afdichtingen in de romp staken. Snorkelluchtbuizen werden boven het oppervlak gehouden door drijvers, waardoor een onderdompelingstijd van enkele uren mogelijk was. Van Drebbel's onderzeeër manoeuvreerde met succes op een diepte van 12 tot 15 voet onder het oppervlak van de Theems.
Van Drebbel volgde zijn eerste boot met twee anderen. De latere modellen waren groter, maar ze vertrouwden op dezelfde principes. De legende wil dat koning James I van Engeland na herhaalde tests in een van zijn latere modellen reed om de veiligheid ervan aan te tonen. Ondanks de succesvolle demonstraties kon de uitvinding van Van Drebbel de interesse van de Britse marine niet wekken. Het was een tijdperk waarin de mogelijkheid van onderzeese oorlogsvoering nog ver in de toekomst lag.
In 1749 drukte het Britse tijdschrift "Gentlemen's Magazine" een kort artikel dat een zeer ongewoon apparaat beschrijft voor onderdompelen en opduiken. Reproductie van een Italiaans schema ontwikkeld door Giovanni Borelli in 1680, beeldde het artikel een vaartuig af met een aantal geitenvellen ingebouwd in de romp. Elke geitenhuid moest worden verbonden met een opening onderaan. Borelli was van plan dit schip onder te dompelen door de huiden met water te vullen en het naar boven te halen door het water eruit te persen met een draaiende staaf. Hoewel de onderzeeër van Borelli nooit werd gebouwd, bood deze waarschijnlijk de eerste benadering van de moderne ballasttank.
De eerste Amerikaanse onderzeeër is zo oud als de Verenigde Staten zelf. David Bushnell (1742-1824), afgestudeerd in Yale, ontwierp en bouwde een onderzeese torpedoboot in 1776. Het eenmansvaartuig dook onder water door de romp toe te laten en kwam naar boven door het eruit te pompen met een handpomp. Aangedreven door een pedaal bediende propeller en gewapend met een vat poeder, gaf de eivormige schildpad de revolutionaire Amerikanen hoge verwachtingen van een geheim wapen - een wapen dat de Britse oorlogsschepen verankerd in de haven van New York kon vernietigen.
De torpedo van de schildpad, een vat met poeder, moest worden bevestigd aan de romp van een vijandelijk schip en tot ontploffing worden gebracht door een tijdzekering. In de nacht van 7 september 1776 voerde de schildpad, geëxploiteerd door een legervrijwilliger, sergeant Ezra Lee, een aanval uit op het Britse schip HMS Eagle. Het saaie apparaat dat werd bediend vanuit de eikenhouten schildpad drong echter niet door de romp van het doelschip.
Het is waarschijnlijk dat de houten romp te moeilijk was om door te dringen, het boorapparaat een bout of ijzeren beugel raakte, of de operator te uitgeput was om het wapen erin te schroeven. Toen sergeant Lee probeerde de schildpad naar een andere positie onder de romp te verplaatsen, verloor hij het contact met het doelschip en werd uiteindelijk gedwongen de torpedo te verlaten. Hoewel de torpedo nooit aan het doel was bevestigd, liet de uurwerktimer deze ongeveer een uur na het loslaten ontploffen.
Het resultaat was een spectaculaire explosie die uiteindelijk de Britten dwong hun waakzaamheid te vergroten en de ankerplaats van hun schip verder in de haven te verplaatsen. Logboeken en rapporten van de Royal Navy uit deze periode maken geen melding van dit incident en het is mogelijk dat de aanval van de schildpad meer een onderzeese legende is dan een historische gebeurtenis.
Toen kwam een andere Amerikaan, Robert Fulton, die in 1801 met succes een onderzeeër in Frankrijk bouwde en exploiteerde, voordat hij zijn inventieve talenten op de stoomboot richtte.
Robert Fultons sigaarvormige Nautilus-onderzeeër werd aangedreven door een handaangedreven propeller wanneer hij onder water kwam en had een vliegerachtig zeil voor oppervlaktemacht. De Nautilus-onderzeeër was de eerste onderzeeër met afzonderlijke voortstuwingssystemen voor opgedoken en onder water operaties. Het droeg ook kolven perslucht waardoor de tweepersoonsbemanning vijf uur onder water kon blijven.
William Bauer, een Duitser, bouwde een onderzeeër in Kiel in 1850 maar kende weinig succes. De eerste boot van Bauer zonk in 55 voet water. Terwijl zijn vaartuig zonk, opende hij de overstromingskleppen om de druk in de onderzeeër gelijk te maken zodat het ontsnappingsluik kon worden geopend. Bauer moest twee doodsbange zeelieden ervan overtuigen dat dit het enige middel was om te ontsnappen. Toen het water op kinniveau was, werden de mannen aan de oppervlakte geschoten met een luchtbel die het luik openblies. De eenvoudige techniek van Bauer werd jaren later herontdekt en gebruikt in de ontsnappingscompartimenten van moderne onderzeeërs die volgens hetzelfde principe werken.
Tijdens de Amerikaanse burgeroorlog heeft de geconfedereerde uitvinder Horace Lawson Hunley een stoomketel omgebouwd tot een onderzeeër.
Deze zuidelijke onderzeeër genaamd de kon worden aangedreven met vier knopen door een hand-aangedreven schroef. Helaas zonk de onderzeeër twee keer tijdens proeven in Charleston, South Carolina. Deze toevallige zinkingen in de haven van Charleston hebben het leven gekost aan twee bemanningen. Bij het tweede ongeval strandde de onderzeeër op de bodem en Horace Lawson Hunley zelf was verstikt met acht andere bemanningsleden.
Vervolgens werd de onderzeeër grootgebracht en omgedoopt tot de Hunley. In 1864, gewapend met een lading van 90 pond poeder op een lange paal, viel de Hunley aan en zonk een nieuwe federale stoomsloep, USS Housatonic, bij de ingang van Charleston Harbor. Na haar succesvolle aanval op Housatonic verdween de Hunley en bleef haar lot 131 jaar onbekend.
In 1995 bevond het wrak van de Hunley zich vier mijl buiten Sullivans Island, South Carolina. Hoewel ze zonk, bewees de Hunley dat de onderzeeër een waardevol wapen kon zijn in oorlogstijd.
Horace Lawson Hunley werd geboren in Sumner County, Tennessee, op 29 december 1823. Als volwassene diende hij in de Louisiana State Legislature, beoefende hij rechten in New Orleans en was hij een algemeen opvallende figuur in dat gebied.
In 1861, na het begin van de Amerikaanse burgeroorlog, voegde Horace Lawson Hunley zich bij James R. McClintock en Baxter Watson bij het bouwen van de onderzeeër Pioneer, die in 1862 werd neergehaald om de vangst te voorkomen. De drie mannen bouwden later twee onderzeeërs in Mobile, Alabama, waarvan de tweede H.L. Hunley heette. Dit schip werd in 1863 overgebracht naar Charleston, South Carolina, waar het zou worden gebruikt om blokkerende Union-schepen aan te vallen.
Tijdens een testduik op 15 oktober 1863, onder leiding van Horace Lawson Hunley, kwam de onderzeeër niet aan de oppervlakte. Allen aan boord, inclusief Horace Lawson Hunley, verloren hun leven. Op 17 februari 1864, nadat het was grootgebracht, opgeknapt en een nieuwe bemanning had gekregen, werd H.L. Hunley de eerste onderzeeër die met succes een vijandelijk oorlogsschip aanviel toen ze USS Housatonic voor Charleston liet zinken.