传说意大利艺术大师兼发明家达.芬奇最早进行了关于潜艇的设计。最早见于文字记载的潜艇研究者是意大利人伦纳德，他于公元1500年提出了“水下航行船体结构”的理论游艇护舷。
1620年，充气护舷荷兰物理学家科尼利斯?德雷尔成功地制造出人类历史上第一艘潜水船，它是人类历史上第一艘能够潜入水下，并能在水下行进的“船”。它的船体象一个木柜，木质结构，外面覆盖着涂有油脂的牛皮，船内装有作为压载水舱使用的羊皮囊。这艘潜水船以多根木桨来驱动，可载12名船员，能够潜入水中3－5米。
德雷尔的潜水船被认为是潜艇的雏形，所以他被称为“潜艇之父”，船用气囊此后百年间潜艇的发展进入了“慢车道”。直到1724年，俄国人叶菲姆。尼科诺夫制造出了又一艘潜水船，这艘船用橡木、松木板、皮革、粗麻布、树脂、铁条、铜皮等材料制成。此后，潜艇的发展又一次进入停滞期。
新式武器的发展往往离不开战争，战争的迫切需要可以迅速催生出各种新型武器，橡胶护舷潜艇也不例外。在1776年的美国独立战争中，潜艇第一次登上了战争舞台。
富有爱国热情的美国耶鲁大学毕业生戴维特.布什内尔在华盛顿将军的支持下，充气靠球开始研究用潜水船打击英军的方法，潜艇发展史上著名的“海龟”艇就这样诞生了。
“海龟”艇外形酷似海龟，艇内空气可供驾驶员呼吸半小时；在艇的上部还装有2根通气管，上浮时打开，下潜时关闭，从而可以补充新鲜空气。为了控制潜艇的上浮和下沉，艇内设有压载水舱，用手泵控制水柜内的水。沉船打捞气囊为应付紧急情况，艇内装有一块90千克重的铁块，危急时刻只要抛掉铁块，潜艇就可以迅速上浮。“海龟”艇的运动通过水平和垂直方向上的两个靠人力驱动的螺旋桨来控制，武器则是挂在艇体外面的一个重约68千克的炸药包，攻击时要将其挂在敌舰外壳上。就是以现在的眼光来看，这也是一艘设计得很完备的水下兵器。
遗憾的是，“海龟”艇的攻击没有获得成功。1776年9月7日，历史上第一次潜艇攻击开始了，这次攻击由上士埃兹拉.李来执行。他驾驶着“海龟”艇成功地潜到了英国战舰“鹰”号的尾部，接下去的工作就是用钻头在敌舰上穿孔以便固定炸药包。然而，他打钻的地方正好是一块金属板，半个小时之后他仍然没有钻透敌舰，只好上浮返回船舶下水气囊。
虽然“海龟”号没有取得战果，但它揭开了潜艇实战的序幕，从此人类的战场也从陆地、水面发展到了水下，“海龟”号也以其与现代潜艇相同的设计原理而赢得了世界上“第一艘军用潜艇”的美名，聚氨酯护舷在世界潜艇发展史占据了一席之地。
18世纪末到19世纪初，潜艇进入了正常发展时期。其中，游艇碰垫爱尔兰裔的美国人罗伯特.富尔顿为近代潜艇的发展做出了重要贡献。
1796年，富尔顿对“海龟”艇进行了改进。1801年5月，在法国皇帝拿破仑.波拿巴的支持下，富尔顿建造完成了命名为“鹦鹉螺”号的潜艇。“鹦鹉螺”号的外壳是铜的，框架是铁的，艇长6.89米，最大直径3米，形如雪茄，艇中央有指挥塔，水面用风帆推进，水下用人力螺旋桨推进，用压载水柜控制浮沉。为了解决水下呼吸问题，艇上带有压缩空气，可供4个人和2支蜡烛在水下使用3小时，船舶靠球能潜至水下8－9米处，它的武器是水雷，攻击方式与“海龟”号一模一样。
“鹦鹉螺”号在试验中取得了成功，但在实战中却没有效果，于是，法国海军部长赶走了富尔顿。一怒之下的富尔顿来到英国，在英国首相威廉.皮特的支持下继续进行试验。虽然“鹦鹉螺”号在表演中成功击沉了双桅战舰“多罗西”号，充气橡胶气囊但在皮特死后，富尔顿的呕心之作又被保守的英国人拒绝了
虽说“鹦鹉螺”号命运多舛，但它不失为潜艇发展史上的一件杰作。无论从艇体材料还是各种设备来说，它都已超过了“海龟”号，在很多方面已接近了现代潜艇。尤其是它首次在潜艇上使用了水平舵，能够操纵潜艇保持或改变在水中的深度，游艇碰垫大大改善了潜艇的操纵性。
19世纪中叶，德国人威廉.鲍尔根据富尔顿的设计改进制成了“火焰“号潜艇，其动力装置与自行车很相似，是用脚踏轮来带动螺旋桨转动。在一次试验中，由于操纵装置失灵，“火焰”号一头扎向海底。鲍尔没有惊慌失措，他告诉同伴，在海水灌满舱室后，艇内的空气压力就会上升，等到与艇外海水压力相同时，我们再打开舱盖逃生。结果，鲍尔及其同伴安全地浮出了水面，船用气囊开创了潜艇历史上艇员逃生并且获得成功的先例。
1861年，美国南北战争爆发。为了打破北军对南军的封锁，亚拉巴马州的霍勒斯.亨莱于1963年和工程师麦克林、沃森一起研制出了“亨莱”号潜艇。
“亨莱”号由一台铁锅炉改装而成，长约18.29米，如同一支细长的雪茄。它的推进装置是一种象辘轳似的手摇曲柄，八名水手在一名指挥官的统一口令下同时摇动曲柄来推动潜艇，其速度可达每小时4海里。“亨莱”号装有压载物和压载水舱来控制潜艇的浮沉，橡胶护舷艇内的空气可供艇员们短时间呼吸，要补充新鲜空气只有冒险上浮到水面上。“亨莱”号的武器为一枚鱼雷，用一根60.96米长的引线拖在艇体的后面。
由于“亨莱”号是用锅炉改装的，所以存在着长宽不相称的先天缺陷。首次试航和第二次试航，“亨莱”号都被波浪掀翻，艇员几乎全部罹难。第三次试航由亨莱本人亲自担任艇长，算是顺利完成了。但第四次试航时，厄运再次降临，包括亨莱在内的所有艇员全部遇难。在屡屡失败后，“亨莱”号做了一定的改进，并在艇首安装了一枚撑杆水雷，其后的几次试航都获得了成功游艇碰垫。
1864年2月17日夜，“亨莱”号在灯光的指引下向北军轻巡洋舰“休斯敦”号驶去。9点左右，“亨莱”号到达了离“休斯敦”号仅10米的地方，指挥官狄克逊海军上尉下达了攻击命令。“亨莱”号上的撑杆水雷慢慢地伸了出去，在离“休斯敦”号弹药舱不远的地方轰然爆炸，随后便是接连不断的爆炸声。攻击成功了，“休斯敦”号被击沉，230人丧命，这是人类历史上潜艇第一次实战胜利。不幸的是，由于攻击距离太近，“亨莱”号被“休斯敦”号舷部大洞的水流紧紧吸住无法逃脱，因而成了后者的殉葬品，酿成了一出同归于尽的悲剧。
“亨莱”号潜艇的最大缺陷是纵向稳定性差，其后果是造成了致命的潜艇纵倾。气囊上排下水当艇体在水下时，纵倾会突然改变深度，使潜艇超过下潜极限；当潜艇在水面时，纵倾又会使海水从潜艇上敞开的舱口和排水孔中突然灌进舱内。这也是那个时代潜艇存在的普遍难题，一直困扰早期潜艇的探索者们。
