De volgende tijdlijn vat de evolutie van het ontwerp van de onderzeeër samen, van het begin van de onderzeeër als een door mensen aangedreven oorlogsschip tot de huidige atoomaangedreven onderzeeërs.
De eerste onderzeeër ontwerp is opgesteld door William Borne maar is nooit voorbij de tekenfase gekomen. Het onderzeeërontwerp van Borne was gebaseerd op ballasttanks die konden worden gevuld om onder te dompelen en naar de oppervlakte konden worden geëvacueerd - dezelfde principes worden door de huidige onderzeeërs gebruikt.
Cornelis Drebbel, een Nederlander, bedacht en bouwde een geribbelde onderzeeër. Het onderzeeërontwerp van Drebbels was de eerste die het probleem van luchtaanvulling onder water aanpakte.
David Bushnell bouwt de door een mens aangedreven Turtle-onderzeeër. Het koloniale leger probeerde het Britse oorlogsschip HMS Eagle met de schildpad tot zinken te brengen. De eerste onderzeeër om te duiken, boven water te komen en te worden gebruikt in zeegevechten, was bedoeld om de Britse zeeblokkade van de haven van New York tijdens de Amerikaanse Revolutie te doorbreken. Met een licht positief drijfvermogen dreef het met ongeveer 15 cm blootgesteld oppervlak. Turtle werd aangedreven door een handaangedreven propeller. De operator dook onder het doelwit in en met behulp van een schroef die uit de bovenkant van Turtle stak, zou hij een door een klok tot ontploffing gebrachte explosieve lading plaatsen.
John P. Holland introduceert de Holland VII en later de Holland VIII (1900). De Holland VIII met zijn petroleummotor voor voortstuwing en elektromotor voor onder water operaties dienden als de blauwdruk die door alle marines van de wereld werd aangenomen voor het ontwerpen van onderzeeërs 1914.
De Franse onderzeeër Aigette is de eerste onderzeeër die is gebouwd met een dieselmotor voor voortstuwing van het oppervlak en een elektromotor voor onder water varen. Dieselbrandstof is minder vluchtig dan aardolie en is de geprefereerde brandstof voor huidige en toekomstige conventioneel aangedreven onderzeese ontwerpen.
De Verenigde Staten lanceren de USS Nautilus - 's werelds eerste onderzeeër met kernenergie. Met kernenergie kunnen onderzeeërs echte "duikboten" worden - in staat om voor onbepaalde tijd onder water te werken. De ontwikkeling van de Naval-kernvoortstuwingsinstallatie was het werk van een team van marine-, overheids- en aannemersingenieurs onder leiding van kapitein Hyman G. Rickover.
De Verenigde Staten introduceren de USS Albacore met een "tear drop" -rompontwerp om de onderwaterweerstand te verminderen en een grotere ondergedompelde snelheid en wendbaarheid mogelijk te maken. De eerste onderzeese klasse die dit nieuwe rompontwerp gebruikt, is de USS Skipjack.