核動力潛艇，簡稱核子潛艇、核潛艇，是以核反應堆為動力來源的潛艇。由於這種潛艇的生產與操作成本，加上相關設備的體積與重量，採用這種動力來源的潛艇幾乎都是軍事用途，僅有少數核子潛艇是用於科學研究用途。
佛吉尼亞級是美國海軍最新核動力潛艦
首先是水下續航時間過短。傳統潛艇在水面下由電動馬達驅動，潛航時間受到電池蓄電量的嚴重限制，必須在一段時間之後浮出水面充電，在充電的過程中非常容易遭到攻擊。德國在二戰末期引入了荷蘭研發的呼吸管，但也僅能解決部分需求。
其次是航速（尤其是在水下）過慢。傳統潛艇依靠電動馬達輸出的動力從水面下追隨高速航行的水面船艦幾乎不可能，即使浮出水面以柴油引擎輸出動力，也只能勉強追上航速較慢的水面船艦，而且這樣一來潛艇在海水保護下潛伏作戰的優勢也不復存在。
因此，為了擴大潛艇的戰術價值，大幅提高海面下持續操作時間，研發替代動力來源一直是潛艇研究的一個重要目標。
世界上第一艘核潛艇是由美國海軍上將海曼·裡科弗積極倡議並研製和建造的。他被稱為「核動力海軍之父」，1946年，以裡科弗為首的一批科學家開始研究艦艇用原子能反應堆也就是後來潛艇上廣為使用的艦載壓水反應堆。
世界上第一艘核動力潛艇，目前保存中作為博物館用途的鸚鵡螺號
第二年，裡科弗向美國海軍和政府建議製造核動力潛艇。1951年，美國國會終於通過了製造第一艘核潛艇的決議。「鸚鵡螺號」核潛艇於1952年6月開工製造，1955年1月開始試行。
到1957年4月止，「鸚鵡螺」號在沒有補充燃料的情況下持續航行了11萬餘公裡，其中大部分時間是完全在水下高速航行。1958年8月，鸚鵡螺號從冰層下穿越北冰洋冰冠，從太平洋駛進大西洋，完成了常規動力潛艇所無法想像的壯舉。此後，美國宣布不再製造常規動力潛艇。
跟隨美國的腳步，蘇聯、英國、法國、中國和印度也相繼製造了本國的核潛艇。
蘇聯德爾塔級核潛艇
而第二次世界大戰結束後，由於德國、日本與義大利皆為戰敗國，同盟國禁止上述三國生產具有侵略性的核動力潛艇，以及核動力潛艇配備的彈道飛彈與巡航飛彈，故只能生產近海防衛用的柴電動力潛艇並使用傳統魚雷、水雷和中短程反艦飛彈。
按照不同潛艇作戰任務的不同，分為彈道飛彈核潛艇／戰略飛彈核潛艇（SSBN）
攻擊型核潛艇（SSN）
巡航飛彈核潛艇／飛航飛彈核潛艇（SSGN）
667型Y級核潛艇（Yankee）
667型D級核潛艇（Delta）
941型颱風級核潛艇（Typhoon）
955型北風之神級核潛艇（Borey）
颱風級核潛艇
627型N級核潛艇（November）
645型V級核潛艇（Victor）
705型A級核潛艇（Alfa）
685型M級核潛艇（Mike）
945型塞拉級核潛艇（Sierra）
971型阿庫拉級核潛艇（Akula）
885型雅森級核潛艇（Yasen）
659型E-1級核潛艇（Echo）
675型E-2級核潛艇
661型P級核潛艇（Papa）
667AT型Y-缺口型核潛艇（Yankee Notch）
670型C級核潛艇（Charlie）
949型奧斯卡級核潛艇（Oscar）
喬治·華盛頓級核潛艇
伊桑·艾倫級 (Ethan Allen-class)
拉法葉級核潛艇 (Lafayette-class)（該級艇從富蘭克林號以後都裝有主機消音裝置，故單獨列為一級，稱作班傑明·富蘭克林級。在1986年～1992年，除2艘艇改為執行非戰略使命而繼續留用外，美國海軍將裝有海神C-3飛彈的潛艇全部退役，其中包括首艇拉菲特號。由此拉菲特級潛艇便被改稱為麥迪遜級。）
俄亥俄級戰略核潛艇 (Ohio-class)
哥倫比亞級彈道飛彈核潛艇 (研製中)
鸚鵡螺級攻擊型核潛艇
鰩魚級攻擊型核潛艇
鏗魚級攻擊型核潛艇
長尾鯊級攻擊型核潛艇 (Thresher/Permit-class)
鱘魚級攻擊型核潛艇 (Sturgeon-class)
一角鯨級攻擊型核潛艇（特殊的一級，此級別潛艇僅一艘）
洛杉磯級攻擊型核潛艇 (Los Angeles-class)
海狼級攻擊型核潛艇 (Sea Wolf-class)
維吉尼亞級攻擊型核潛艇 (Virginia-class)
大比目魚號核潛艇
俄亥俄級戰略核潛艇改裝型 (Ohio-class)
決心級核潛艇 (Resolution-class)
前衛級核潛艇 (Vanguard-class)
繼承者級彈道飛彈核潛艇 (研製中)
無畏級核潛艇（試驗型的潛艇）
勇士級核潛艇
快速級核潛艇
特拉法爾加級核潛艇
機敏級核潛艇 (Astute-class)
可畏級核潛艇（Redoutable，"可畏"號退役後，此級艇改稱不屈級）
凱旋級核潛艇（classe Le Triomphant）
紅寶石級核潛艇（Rubis）
梭魚級核潛艇（起初命名Barracuda，後來正式命名Suffren）
092核動力戰略潛艇（夏級）
094核動力戰略潛艇（晉級）
096核動力戰略潛艇（唐級）（研製中）
中國094晉級核潛艇
091核動力攻擊潛艇（漢級）
093核動力攻擊潛艇（商級）
095核動力攻擊潛艇（隋級）（研製中）
2009年7月26日，殲敵號核潛艇，印度第一艘能發射彈道飛彈的核潛艇下水。
2009年底俄羅斯的阿庫拉II級核潛艇計劃租借給印度，租借期為10年。