Tàu thuỷ thông thường chỉ có thể chạy ở trên mặt biển, nhưng tàu ngầm thì trái lại, nó không những chạy ở trên mặt nước, mà còn có thể lặn xuống biển sâu, chạy ở dưới nước.
Tại sao tàu ngầm có thể lặn xuống và nổi lên được?
Đây là “trò ảo thuật” biến hoá giữa trọng lực của tàu và sức nâng đẩy lên trên, khi sức nâng lớn hơn trọng lực, thì vật thể có thể nổi trên mặt nước; khi sức nâng nhỏ hơn trọng lực thì vật thể chìm xuống; khi sức nâng bằng trọng lực hoặc hơn kém nhau rất ít, thì vật thể nằm “lơ lửng” ở một vị trí nhất định dưới nước. Vì vậy, chỉ cần điều chỉnh trị số hơn kém của trọng lực và sức nâng đối với tàu ngầm, thì có thể lặn xuống hoặc nổi lên.
Tuy nhiên, hình dạng của tàu là cố định không đổi, sức đẩy mà nó chịu tác dụng ở dưới nước cũng là một trị số cố định. Do đó, muốn điều chỉnh trị số hơn kém đó, chỉ có thể thực hiện bằng cách thay đổi trọng lượng bản thân con tàu.
Thân tàu ngầm được tạo thành bởi hai lớp vỏ trong và ngoài, khoang trống giữa hai lớp vỏ này được phân cách thành nhiều khoang chứa nước. Mỗi khoang đều có van hút nước và van xả nước ra. Khi tàu ngầm nổi trên mặt nước muốn lặn xuống, thì chỉ cần mở van hút nước vào khoang, khiến cho nước biển nhanh chóng chứa đầy các khoang, trọng lượng của tàu tăng lên, khi trọng lượng vượt quá sức nâng thì nó lặn xuống. Tàu ngầm đang ở dưới nước muốn nổi lên, thì chỉ cần đóng các van hút nước vào khoang, dùng không khí nén với áp suất lớn thông qua van xả để đẩy nước ra ngoài, như vậy tàu sẽ nhẹ đi, sức nâng lại lớn hơn trọng lực, tàu lại nổi lên mặt nước.
Nếu tàu ngầm cần chạy ở khoảng giữa mặt biển và đáy biển, thì có thể cho nước vào hoặc xả nước ra ở một số khoang để điều chỉnh trọng lượng tàu; khiến cho trọng lực bằng hoặc lớn hơn sức nâng một ít, lúc này tàu có thể chạy dưới nước, nếu bánh lái ở đầu tàu hướng lên trên, ở đuôi tàu hướng xuống dưới, thì tàu sẽ nổi lên, ngược lại thì tàu sẽ chạy ở một độ sâu nhất định ở dưới nước.