Chiếc tàu lặn không người lái đầu tiên trên thế giới do kỹ sư Auguste Piccard, người Thụy Sĩ thiết kế, dưới sự tài trợ của Quỹ Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Bỉ. Mô hình tàu lặn được tạo ra vào những năm 1937-39, nhưng phải đến ngày 25.10.1948, con tàu đầu tiên mới bắt đầu lặn. Con tàu đầu tiên có tên là FNRS-1 và đợt thử nghiệm ngày 3.11.1948, con tàu đổi tên là FNRS-2 đã lặn được dưới độ sâu 1.380 mét. Tuy nhiên sau đó con tàu đã bị hư hại nhẹ và đến năm 1953 thì con tàu bị tháo dỡ.
Con tàu lặn thứ hai trên thế giới FNRS-3 thuộc Hải quân Pháp được đóng vào năm 1950 và tới năm 1953 thì đi vào hoạt động, sau đó hoạt động suốt hơn 20 năm liền. Ngày 15.2.1954, con tàu đã lặn thành công ở độ sâu 4.050 mét dưới đáy Đại Tây Dương, phá vỡ kỷ lục đã được xác lập trước đó của tàu FNRS-2.
Sau FNRS-2, nhà chế tạo Auguste Piccard đã cho ra đời chiếc tàu lặn đầu tiên trên thế giới DSV-1 X-Trieste I chính thức mang theo 2 thủy thủ lặn dưới rãnh Mariana ở độ sâu khoảng 11 km vào ngày 23.1.1960.
Đặc biệt chiếc tàu lặn có người lái đầu tiên này sau đó đã được Hải quân Mỹ mua lại và cải tiến trở thành một chiếc tàu ngầm DSV-1 X-2 Trieste II vào năm 1964. Con tàu có trọng lượng 17 tấn, dài 71,1 mét, chứa được 3 thủy thủ, lặn ở độ sâu 4,5 km với thời gian lên tới 10 tiếng đồng hồ.
Ngày 17.3.1966, tàu Trieste II lặn ở Palomares thuộc Tây Ban Nha ở độ sâu 800 mét để tìm kiếm một quả bom Hydrogen (bom nguyên tử) được cho đã bị mất tích tại đây. Năm 1977, con tàu lặn ở độ sâu hơn 2000 mét và đã tìm thấy khói đen được phun ra từ rặng núi thủy nhiệt dưới đại dương. Sau năm 1980, Trieste II được phát triển thành tàu lặn lớp Alvin (DSV-2). Năm 1986, Alvin tham gia vào nghiên cứu đống đổ nát của tàu Titanic. Tới tháng 3 và tháng 4.2014, con tàu còn tham gia nghiên cứu ảnh hưởng vụ tràn dầu trong năm 2010 ở Vịnh Mexico.
Trên cơ sở tàu DSV-2, một phiên bản tàu lặn khác là Turtle (DSV-3) được Hải quân Mỹ chế tạo. Nhưng con tàu nặng 16 tấn dùng để nghiên cứu này của Hải quân Mỹ chỉ hoạt động tới năm 1998.
Phiên bản nâng cấp hơn của lớp tàu lặn DSV là DSV-4 Sea Cliff của Hải quân Mỹ. Con tàu lặn này có độ lặn kỷ lục sâu tới 6096 mét vào năm 1984.
Tàu ngầm hạt nhân NR-1 Nerwin của Mỹ hoàn thành thử nghiệm đầu tiên vào ngày 19.8.1969. Tuy là tàu ngầm hạt nhân nhưng NR-1 lại có vai trò như một tàu lặn để khảo sát địa chất, nghiên cứu hải dương học và cài đặt cũng như bảo trì các thiết bị dưới nước cho các cơ sở hải quân Mỹ.
Tàu lặn Aluminaut được Mỹ chế tạo vào năm 1964 nhưng tới năm 1970 thì dừng hoạt động. Đây là con tàu lặn có thân làm bằng nhôm đầu tiên trên thế giới, nặng 80 tấn và dài 15,5 mét. Aluminaut nổi tiếng với thành tích phát hiện một quả bom nguyên tử của Mỹ bị mất vào năm 1966 và tìm ra xác tàu DSV và DSV-2 bị chìm dưới đáy Đại Tây Dương vào năm 1969.
Tàu lặn Archimede của Pháp được chế tạo để thay thế FNRS-3. Archimede trở thành con tàu lặn sâu thứ hai trên thế giới lúc đó với kỷ lục 9,560 mét ở rãnh Kurile-Kamchatcha, chỉ đứng sau tàu lặn Trietste với kỷ lục 10.916 mét ở rãnh Challenger Deep.
Tàu lặn DCV-1 Deepsea Challenger từng mang theo ông James Cameron lặn ở rãnh Mariana vào ngày 26.3.2012.
Tàu Song Ngư (Pisces) được trang bị hệ thống tìm kiếm sonar SEAking, hệ thống quét laser, micro nghiên cứu khoa học và nhiều thiết bị điện tử tinh vi khác. Con tàu có thể lặn sâu tới 2000 mét.
Tàu Shinkai 6500 của Nhật Bản được chế tạo vào năm 1990 có thể lặn sâu tới 6500 mét. Tới năm 2012 loại tàu này được xem là lớp tàu lặn tốt nhất của Nhật Bản.
Tàu lặn Jiaolong của Trung Quốc có thể lặn sâu tới 7062 mét vào ngày 27.6.2012.
Tàu lặn Mir-1 do Liên Xô thiết kế vào năm 1987 có thể lặn sâu tới 6000 mét.
Tàu lặn Mir-2 có tính năng tương tự Mir-1. Đến nay trên toàn thế giới chỉ có 5 nước gồm Pháp, Mỹ, Nga, Nhật Bản và Trung Quốc sở hữu công nghệ tàu thám hiểm biển sâu.