似乎沒有太多的理由來設計一艘能起飛飛機的潛艇， 但在過去的一百年裡， 至少有六個國家已經嘗試了這個概念， 其中一些取得了驚人的成功。
最早的嘗試發生在1915年的德國， 一名水上飛機飛行員與一名U艇艇長搭檔時， 飛行員讓他的飛機從潛艇甲板起飛。 但由於這是一次未經批准的嘗試， 所以沒有繼續發展。
到了來年的1916年4月， 英國人嘗試在E-22號潛艇的甲板上搭載2架水上飛機（見下面的照片）。 然而， 試驗並沒有重複進行， 因為兩天后E-22號就被德國潛艇擊沉了。
美國直到1923才開始自己的潛艇載機試驗，
第一艘完全能夠攜帶、起飛和回收飛機的潛艇是英國的M-2號（見下圖）。 不幸的是， 她搭載的水上飛機在微風中難以回收——這代表其在海況惡劣的北海上無法使用飛機。 M-2也由於自身致命的設計缺陷在1932年1月的一個早晨消失。
M-2最終被發現在離英國海岸3英里的100英尺深的海底。 她的機庫門離水線太近了， 就像在潛艇上開著一個通往內部的艙口。 據推測， M-2因為進水意外沉沒， 導致艇上的60人全部死亡。 同時英國還希望繼續進行進一步的潛艇搭載飛機實驗。
德國、大不列顛、美國、義大利和法國都研究了一些潛艇載機方案， 但效果並不理想。 直到日本拾起這個方案， 才有所收穫。 潛艇在日本海軍中扮演著重要的偵察角色， 他們將其視為在到達本土之前搜索和摧毀敵軍艦隊的一種手段。 由於從潛艇上起飛的水上飛機可以顯著增加潛艇的偵察範圍， 所以日本在接下來的二十年裡完善了這一方案。
從1923年初從德國購買水上飛機開始， 日本迅速發展了i-7號和i-8號潛艇， 這是第一種從建造一開始就安裝了彈射器和水密機庫的日本潛艇。 截至1941年12月7日， 日本在珍珠港附近部署了11艘載機潛艇。
但直到山本五十六決定開發i-400級潛艇作為對珍珠港襲擊的後續行動，
i-400長度超過400英尺， 在1961年美國伊桑·艾倫級潛艇出現前， 一直是有史以來最大的潛艇。 開發目的是為了對紐約和華盛頓發動突然襲擊， 每艘潛艇可以在不加燃料的情況下在環繞地球航行一圈， 並在一個水密機庫內搭載了3架晴嵐攻擊機（見下麵照片）。
日本的i-400級潛艇是已經建成服役的一級潛艇， 當戰爭結束時， 3艘i-400級正準備執行預定的突襲任務， 之後不得不向美軍投降。
二戰後， 雖然這個水下航母這個概念偶爾會被提起， 但從未走出繪圖板。 儘管發動出人意料的攻擊很有吸引力， 但無論如何， 以現在的技術， 潛艇必須在上浮狀態才能起飛和回收正常的作戰飛機， 這在很大程度上抵消了潛艇隱蔽性的優點。
不過， 日本通過潛艇襲擊敵方城市的想法倒是一直保留了下來， 演變成了今天的戰略核潛艇。