水下航母又称潜水航母，即通常在水面以下航行的航空母舰。相对于水上航母而言。水下航母的优点自然更为突出：隐蔽性好、攻击突然性强、航行安静等等，非常适合不能取得制海权的国家使用。
它的缺点也是致命的，所以二战后的军事强国虽然对它进行了研究，并没有将其列为重点制造的武器装备。
设计水下航母的想法产生于第一次世界大战的前夕，即在1913年。一位名叫彭具林顿·比林的英国海军军官首先向英国海军部提出了关于水下航空母舰的设想。三年以后，即在1916年，英国海军部为了准备对位于库斯克港和东登(Tondern)的德国飞艇基地进行轰炸，开始把这一设想付诸实施。不过，那时候的所谓“水下航空母舰”还谈不上是真正意义上的水下航空母舰，仅仅是把一艘HMS“E-22”号潜艇加以临时性的改装，使它适于在甲板上停放水上飞机。
潜水航母出现在二战时期。当时的日本认为：如果能够空袭美国本土，将对美国的士气造成沉重打击。但是当时的日本没有靠近美国的军事基地，空军战机的航程又不够远。因此，决定发展潜水航母，潜行到美国近海，对美国本土进行军事打击。而日本海军认为：小规模的空袭对美国的伤害是微乎其微的，根本不能造成任何伤害。然而在完成原子弹的研究制造后，日本对美国的空袭可以造成巨大的压力和威胁。于是日本开始研制潜水航母，并于1942年完成了潜水航母的制造，当年即投入海试，并在后来对美国进行了空袭。这就是世界上唯一的一级潜水航母——伊400（イ-400）级。航程14000海里，续航时间30-48天时间。由于采用了双壳体设计，使他的横截面看上去象一副眼镜，因此有一个别致的绰号“眼镜”。
在日本投降时，正好有一艘潜水航母在美国近海，日本人为了不让美国得到潜水航母的设计资料，将航母沉入海底。但是，美国还是发现了这艘珍贵的航母，并在战后将其捞起，在获得设计资料并进行了一定时间的测试后，重新将其沉入海底。潜水航母在二战时期总共制造了3艘，都是狂热的日本人制造的。而二战后期的美国、俄罗斯、英国也都研究过制造潜水航母的可能性。由于潜水航母载机数量少、制造费用昂贵、技术难度大，而相继放弃了潜水航母的研制工作。
俄罗斯“台风”更新计划，该计划实施日期不详，根据其发展现状：拥有成熟的潜水航母载机来看，至少已经实施了10年以上的时间。
冷战时期，苏联为了保持一支强大的装甲机械化陆军，并无意愿和实力在海上与美国展开一场“航母对航母”的超级军备竞赛。苏联的海上策略是， 以所谓远程超音速对舰轰炸机群+反舰核潜艇狼群战术+装载重型超音速反舰导弹的水面舰艇战斗群，联合对美军航母战斗编队进行突击。
据此，苏联海军设想了一种奇特的战法：派遣专门建造的潜水航母在敌人防空圈附近隐蔽待机，在苏军空袭兵团接近时，潜水航母突然上浮，以最快的速度起飞一小 群战斗机对美军的航空兵进行牵制骚扰；在对付敌人的反潜兵力时，也可以使用从潜水航母起飞的小规模机群对敌人的反潜巡逻机和直升机进行驱离。
基于这样的考虑，苏联海军于上世纪80年代中期开始着手潜水航母计划，它后来演变为被红宝石设计局内部戏称为“圆面包”的938潜水航母工程。但955工程生不逢时，80年代末，苏联走向战略收缩，而投资兴建潜水航母的计划也最终随着苏联的瓦解无疾而终。
21世纪初，俄罗斯国力逐步恢复，重新燃起了建设海军的热情。俄海军下令红宝石设计局在938工程的基础上重新开发新的潜水航母计划，命名为983工程。俄罗斯的“潜水航母”实际上就是台风级核潜艇加装潜水直升机和其他无人载具，完成侦察、导航、监视等非攻击性任务，并没有制造如日本潜水航母一般的计划。
美国“洛杉矶”改进计划，由于冷战结束，海军财政拨款的紧缩使美国核潜艇的大量存在显得多余，因此美国海军提出了在“洛杉矶”级核潜艇上加装飞行载具，为陆战队等特种部队提供海上、陆上支援的改进计划，该计划还包括小型特种潜艇和特种载具、武器计划，因此只和真正的潜水航母沾上一点边，不能真正成为潜水航母。2014年4月6日曝光，美军加速研发代号为海德拉的水下航母，研发经费翻倍，从1490万美元上升到2990万美元。
除俄罗斯和美国之外，拥有核潜艇的英国和法国也相继开始了与之相关的计划，但是都是水中泡影，难以形成气候。
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