Un sous-marin semble être un long tube cylindrique bouché à ces extrémités par une demi sphère à l'avant, et par un cône à l'arrière.
Cependant, derrière cette forme simple se cache de nombreuses années de calculs et bien plus qu'un tube. De plus, lorsqu'un sous-marin navigue, il est soumis à de très fortes pressions.
En effet, les sous-marins se compose aujourd'hui essentiellement d'une coque externe, dite coque légère, et d'une coque interne, dite coque épaisse. C'est à l'intérieur de cette coque épaisse que sont abrités l'équipage, les moteurs, les missiles…
La coque externe doit être conçue au mieux pour que le sous-marin présente le moins possible de résistance dans l'eau. C'est ce qui relève de la mécanique des fluides dont nous essayons de donner une explication dans une des parties précédentes. De plus, si il présente peu de frottements, sa discrétion va être plus grande, ce qui est primordiale pour un bâtiment de ce type là, dont la principale qualité est la discrétion.
Vous avez donc compris que la forme des sous-marins n'est pas due au hasard.
Comme l'énonce le principe d'Archimède "Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide une poussée verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume d'eau déplacé".
Si la densité de l'eau varie, le sous-marin peut devenir trop lourd ou trop léger; cette variation n'est pas négligeable, dans le cas par exemple d'une variation de la densité de l'eau de mer d'un millième, ce qui peut être provoquée par la proximité d'un estuaire ou la présence d'une couche d'eau d'une température différente. Pour un sous-marin comme Le Redoutable qui déplace 9000 tonnes en plongée, la variation de poids est de 9 tonnes. Cette variation peut être compensée par l'effet des barres de plongée mais, à faible vitesse, elles sont moins efficaces: il faut corriger la pesée donc le poids du sous-marin
La coque légère n'a cependant pas besoin de résister à une grande pression : certains éléments extérieurs du sous-marin, tels les ballasts ou les soutes, sont maintenus pleins de liquide, en communication avec la mer, lorsque le sous-marin est en plongée. Les pressions des deux côtés s'équilibrent. Il n'est donc pas nécessaire dans ce cas de les construire en tôles épaisses. Leur épaisseur varie de 5 à 10 millimètres.
Par contre, il est primordial que la coque épaisse résiste à des pressions très fortes. La forme de la coque épaisse participe aussi à sa résistance.
De nombreux types d'acier ont été utilisés, permettant de descendre à des profondeurs de plus en plus importantes. Un coefficient de sécurité est attribué pour les sous-marins, c'est-à-dire que si le sous-marin est conçu pour descendre à une certaine profondeur, il ne peut dans la réalité l'atteindre, pour laisser une marge de manœuvre en cas d'incident. Ce coefficient de sécurité varie de 1,2 à 2 selon les pays.
Tous les pays constructeurs de sous-marins sont passés aux aciers alliés au nickel-chrome molybdène-vanadium à Haute Limite Elastique Soudable. La France utilise du 100 HLES, c'est-à-dire qu'il peut résister à 100 kg/mm2. Seuls les russes utilisent des alliages à base de titane, aluminium, vanadium. Cet alliage présente l'avantage, à égalité de limite élastique, d'être 1,8 fois plus léger que les aciers alliés. Le titane est par ailleurs incorrodable et sa signature magnétique est très faible. Les marines occidentales n'ont pas adopté les alliages de titane, 300 fois plus onéreux que l'acier et dont la mise en œuvre nécessite des installations de soudage sous vide. Les sous-marins à coque de titane ont une immersion maximale opérationnelle supérieure à celle des coques aciers.
Actuellement, le maximum atteint pour naviguer en profondeur est de 900m et est détenu par une classe de sous-marins russes.