핵추진 잠수함은 핵에너지를 이용해 장시간 바다속에서 작전을 수행할 수 있는 군함이다. 디젤 잠수함(재래식 잠수함)과의 가장 큰 차이점은 바로 내부에 탑재된 원자로에 있다.
핵추진 잠수함은 탑재된 원자로에서 핵분열이 일어나면 막대한 열에너지가 발생하고 이 에너지가 증기를 만들어 터빈을 돌려 추진력을 얻는 구조로 건조됐다. 특히 핵연료의 에너지는 매우 효율적이어서 한 번 연료를 채우면 수개월에서 몇년 동안 연료 교체없이 운항이 가능하다. 이 때문에 핵추진 잠수함은 사실상 항속 거리의 제한이 없으며 장기간 해저에 머무를 수 있다.
다만 핵추진 잠수함은 디젤 잠수함에 비해 건조와 유지 비용이 막대하다. 핵연료 관리와 방사능 안전 문제도 동반된다. 또한 핵비확산조약(NPT) 등 국제 규제와 외교적 부담 등도 극복해야 할 과제다.