在水中，任何物体都会受到重力和浮力的影响。如果重力小于浮力，物体就会漂浮在水面上；如果重力大于浮力，物体就会沉入水中。当重力和浮力相等或相差较小时，物体就能“悬浮”在水中一定位置。潜水艇就是通过改变重力和浮力的差值，实现既能在水面航行，又能下沉到海洋深处潜航的功能。
当物体的体积一定时，它在水中所受到的浮力就是某个固定的值。由于潜水艇的外形是不变的，因此它只能通过改变自身的重力来实现下潜上浮。科学家在设计潜水艇时，给它做了内外两个壳体。在内层壳体和外层壳体之间的空隙中，分隔出若干个水舱，称为压载水舱。每个水舱都装有进水阀和排水阀。只要打开进水阀，让海水进入压载水舱，潜水艇的重量就会增加。当重量大于潜水艇所受的浮力时，潜水艇将逐渐下沉。只要控制好潜水艇的重量，就能让它悬浮于水中任何深度。当潜水艇需要上浮时，先关闭进水阀，打开排水阀，再用高压空气将压载水舱中的海水排出去，使潜水艇的所受的重力比浮力小，它就会浮出水面。
