Bất kỳ vật thể nào ở trong nước, ngoài việc phải chịu tác dụng theo hướng thẳng đứng xuống dưới, còn phải chịu lực nâng lên của nước. Lực nâng đó chính là sức đẩy. Khi sức đẩy lớn hơn trọng lực, vật thể sẽ nổi lên mặt nước, khi sức đẩy nhỏ hơn trọng lực, vật thể chìm xuống. Khi lực đẩy bằng hoặc chênh lệch rất ít so với trọng lực, vật thể sẽ lơ lửng ở bất kỳ vị trí nào trong nước. Như vậy, nếu điều chỉnh được độ chênh lệch giữa trọng lực và sức đẩy của tàu ngầm, ta có thể điều khiển nó chìm xuống hay nổi lên dễ dàng.
Nhưng thân tàu ngầm là cố định ko thay đổi, nên sức đẩy mà nó chịu trong nước là không thay đổi. Vì vậy, muốn điều chỉnh độ chênh lệch này, chỉ có thể thay đổi trọng lượng bản thân tàu ngầm.
“Bí mật” trong hai lớp vỏ
Thân tàu ngầm được thiết kế gồm hai lớp vỏ trong và ngoài. Trong khoảng không giữa hai lớp vỏ này chia thành một số khoang nước. Mỗi khoang nước đều lắp van dẫn nước vào và van xả nước ra.
Tàu ngầm đang nổi trên mặt nước, muốn lặn xuống chỉ cần mở van dẫn nước để nước biển nhanh chóng tràn đầy vào các khoang, lúc đó trọng lượng tàu ngầm sẽ tăng lên. Và khi trọng lượng vượt quá sức đẩy thì tàu sẽ chìm.
Tàu ngầm đang lặn dưới nước, khi muốn nổi lên thì chỉ cần dùng van dẫn nước vào rồi sau đó dùng không khí nén có áp lực cực lớn phun nước ở trong các khoang chứa nước qua van xả chảy ra ngoài, lúc đó trọng lượng giảm, sức đẩy của tàu ngầm lớn hơn trọng lực nên tàu nổi lên khỏi mặt nước.
Nếu tàu ngầm muốn chạy trong khoảng nước giữa mặt biển và đáy biển thì có thể cho nước vào một phần khoang chứa nước hoặc xả một phần nước ở khoang chứa ra nhằm điều tiết trọng lượng tàu ngầm, khiến cho trọng lượng bằng hoặc lớn hơn sức đẩy một chút, lúc đó tàu ngầm có thể đi trong khu vực nước độ nông sâu khác nhau.