Apenas hay una pieza de hardware más icónica de la Guerra Fría que el submarino de propulsión nuclear. Ambos submarinos, propulsados por energía nuclear y, en algunos casos, equipados con misiles nucleares, han dado la vuelta a los océanos del mundo desde el lanzamiento del primer submarino nuclear, el USS Nautilus, en 1954. Hoy, cinco naciones (Estados Unidos, Rusia, Francia , Reino Unido y China) operan cientos de submarinos nucleares en todo el mundo. Para todos estos países, los submarinos de lanzamiento de misiles forman una parte importante de la tríada nuclear, que incluye misiles terrestres, bombarderos estratégicos y submarinos de misiles balísticos (SSBN).
Un submarino nuclear tiene una gran ventaja sobre lo que reemplazó: los submarinos a diesel. Los grandes submarinos militares con motor diesel, que se habían construido desde la Guerra Revolucionaria, necesitaban aire para la combustión para generar electricidad para las baterías. Los tiempos de buceo se limitaron a unos pocos días a baja velocidad, o solo unas pocas horas a máxima velocidad. La necesidad de resurgir los submarinos es un gran riesgo de ataque. En contraste, los submarinos de propulsión nuclear son autoalimentados, y sus tiempos de inmersión generalmente solo están limitados por el suministro de alimentos disponible y la cordura de la tripulación. Un submarino nuclear moderno puede operar durante toda su vida útil de 20 o 40 años sin repostar.
Los submarinos nucleares tienden a ser extremadamente caros, tan costosos como los bombarderos aéreos más caros y sofisticados. El submarino de clase Virginia, una serie que se está construyendo actualmente para la Marina de los Estados Unidos, cuesta alrededor de $ 1.8 mil millones de dólares (dólares estadounidenses) por unidad, en parte debido a la falta de economías de escala y los altos requisitos de seguridad y confiabilidad. El casco de los submarinos debe estar diseñado de manera muy precisa para que el submarino pueda soportar las mayores presiones posibles del casco durante las inmersiones profundas. Los submarinos nucleares modernos tienen una profundidad de prueba (profundidad máxima permitida durante las operaciones en tiempo de paz) de aproximadamente 1,600 pies (488 m), en cuyo punto la presión es aproximadamente 48 veces mayor que en la superficie.
Los submarinos nucleares, operados solo por las potencias nucleares del mundo, generalmente se dividen en dos clases: el submarino nuclear de ataque y el submarino nuclear de misiles balísticos. Los submarinos de ataque, como la clase Seawolf, Los Ángeles y Virginia, están armados con docenas de torpedos y misiles de crucero, que pueden atacar objetivos a cientos de millas de distancia. Los submarinos de misiles balísticos, como la clase Ohio, llevan cada uno 24 misiles balísticos Trident con punta nuclear.