Du fait de leur système de propulsion, leur autonomie est limitée essentiellement par la résistance de leur équipage et ses capacités de maintenance sans moyens extérieurs.
Les records de vitesse et de plongée pour des sous-marins de combat sont détenus par des navires soviétiques ayant une coque en titane. Un bateau nommé successivement K-18/K-162 puis K-222 (code OTAN : classe Papa) a battu lors de ces essais le record officiel avec 44,7 nœuds (82,78 km/h) le et a atteint de manière non officielle 44,85 nœuds (83,06 km/h) le [1] et le record de plongée est atteint par le K-278 Komsomolets le avec une immersion à 1 027 m [2].
Les six SNLE du projet 941 « Akula » (code OTAN : Classe Typhoon) mis en service entre 1981 et 1989 sont les plus imposants au monde avec un déplacement en surface d'environ 23 000 t[3].
Il existe également des sous-marins nucléaires expérimentaux ou dédiés à des missions spéciales, tels le NR-1 américain retiré du service en 2008 et les trois classes de submersibles soviétiques puis russes équivalentes[4] classés comme « station nucléaire de plongée profonde de 1er rang »[5].
Ce type de sous-marin est un outil essentiel de dissuasion nucléaire : naviguant silencieusement près des côtes ennemies ou loin dans les océans selon la portée de leurs missiles, il permet une frappe nucléaire de riposte.
Sous-marin nucléaire lanceur de missiles de croisière