自從第二次世界大戰結束之後，美國海軍在研製和建造核潛艇方面投入了大量的財力。從1954年建成服役的第一艘核潛艇「鸚鵡螺」號開始，至今總共建造了14個型號137艘攻擊型核潛艇（含正在建造的第一批「弗吉尼亞」級核潛艇）和4個型號59艘彈道飛彈核潛艇，建造核潛艇總數多達196艘。目前美國海軍在役核潛艇為73艘，其中攻擊型核潛艇55艘，以「洛杉磯」級為主，彈道飛彈核潛艇18艘，全部是「俄亥俄」級彈道飛彈核潛艇。
美國海軍武器資深專家諾曼·波爾瑪把美國研製和發展的核潛艇分為四代，其中第一代核潛艇包括：
- （1）SSN—571「鸚鵡螺」號攻擊型核潛艇；
- （2）SSN—575「海狼」號攻擊型核潛艇；
- （3）SSN—578「鰩魚」級攻擊型核潛艇；
- （4）SSRN—586「海神」號雷達預警核潛艇；
- （5）SSGN—587「大比目魚」號巡航飛彈核潛艇。
第二代核潛艇包括：
- （1）SSN—585「鰹魚」級攻擊型核潛艇；
- （2）SSN—593「長尾鯊」級攻擊型核潛艇；
- （3）SSN—597「白魚」號攻擊型核潛艇；
- （4）SSBN—598「喬治·華盛頓」級彈道飛彈核潛艇；
- （5）SSBN—602「伊桑·艾倫」級彈道飛彈核潛艇；
- （6）SSBN—616「拉菲特」級彈道飛彈核潛艇；
- （7）SSN—637「鱘魚」級攻擊型核潛艇；
- （8）SSN—671「一角鯨」號攻擊型核潛艇。
第三代核潛艇包括：
- （1）SSN—685「利普斯科姆」號攻擊型核潛艇；
- （2）SSN—688「洛杉磯」級攻擊型核潛艇；
- （3）SSN—688—I「洛杉磯」級改進型攻擊型核潛艇；
- （4）SSBN—726「俄亥俄」級彈道飛彈核潛艇。
第四代核潛艇包括：
- （1）SSN—21「海狼」級攻擊型核潛艇；
- （2）SSN—774「弗吉尼亞」級攻擊型核潛艇。
在發展不同型號核潛艇的歷程中，美國海軍十分重視核潛艇基本性能的延續性和先進性，根據不同時期的技術基礎，選擇不同的主要研製方向，分階段地逐步解決核潛艇技術上的關鍵問題，從而潛艇性能達到了世界前列的水準。
美國從20世紀50年代初開始發展建造核潛艇，其第一代核潛艇的研製主要側重於攻擊型核潛艇，它經歷了初期試驗探索階段和初期穩定發展階段，並且最終為第二代核潛艇的研製與發展奠定了堅實的基礎。這一時期美國海軍在核潛艇方面的主要研製方向是：解決潛艇核反應堆與潛艇環境的適應性；解決反應堆與艇上其他設備的有機銜接、配合運行以及驗證核反應堆的連續長期運行性能；解決不同形式反應堆在核潛艇上的應用問題。
雖然現在看來，美國初期核潛艇的技術還存在著許多缺陷與不足，但是牠們在潛艇技術領域裡的影響卻是長遠的、深刻的。「鸚鵡螺」號核潛艇問世之前，首先必須要解決的重大技術問題是潛艇反應堆如何裝備在艇體內的問題。另外，因為反應堆是裝在經常運動著的且極有可能在很近距離上受到水下爆炸衝擊的潛艇里，因此，這就要求潛艇反應堆及其屏蔽應該具有足夠的抗衝擊性能。這對潛艇反應堆來說，是非常重要的先決條件。
特別應該指出的是，當潛艇反應堆處在臨界狀態時，如果此時在核潛艇附近的水下爆炸的衝擊波致使潛艇上的反應堆發生停堆或失控，或者由於衝擊使得屏蔽鉛塊發生破損，其結果都可能使潛艇無法操縱或者釀成重大事故。因此，潛艇用反應堆與陸用反應堆相比，其環境條件相對要苛刻得多，對於美國海軍來說，許多棘手的技術問題有待于解決。
「鸚鵡螺」號和「海狼」號核潛艇的問世，表明美國海軍已經成功地突破了反應堆尺寸、質量和屏蔽等方面在潛艇這種特殊環境中受到的各種嚴格限制，解決了把潛艇用反應堆裝備在耐壓艇體內的重大技術關鍵。另外，上述兩艘核潛艇的實際運行效果以及衝擊試驗結果表明，用於上述2艘核潛艇上的主要設備能夠承受水下爆炸產生的衝擊，而且艇上裝備的空調設備以及海水制氧設備的運行是十分有效的。
美國海軍發展第二代攻擊型核潛艇的典型代表是「鰹魚」級核潛艇，其主要研製方向是：解決核潛艇的水滴線型和水下高速航行問題；解決核潛艇的水下高速帶來的水下機動性問題；解決由於核潛艇採用水滴線型對潛艇總體布置產生的影響。
美國海軍自從根據1950財政年度計畫建造了具有水下阻力最小的水滴線型的「大青花魚」號實驗潛艇之後，利用該艇進行了一系列的試驗並取得了出色的成果。特別是「大青花魚」號實驗潛艇獲得的水下33節的速度達到了美國海軍常規動力潛艇史無先例的水下最高航速，這一點使得美國海軍深受鼓舞。為了使得「大青花魚」號潛艇的水滴線型得到實用上的有效發揮，美國海軍在1956財政年度開始建造具有水滴線型的核潛艇—「鰹魚」級攻擊型核潛艇。
「鰹魚」級攻擊型核潛艇的主尺度為76.8×9.75×7.9米，水面輕載排水量為2859噸，水面正常排水量為3024噸，水下排水量為3494噸。「鰹魚」級核潛艇是美國海軍第二代攻擊型核潛艇中的佼佼者，其性能以及設計思想方面具有多方面的特色，並且在許多方面突破了美國潛艇的傳統設計思想，為其後更加成熟的「長尾鯊」級和「鱘魚」級攻擊型核潛艇等第二代核潛艇的研製提供了重要的基礎。
美國海軍第二代攻擊型核潛艇的主要技術特徵是水下性能獲得了較大幅度的完善和提高，加大了潛艇的下潛深度，增強了潛艇的水下攻擊力，降低了水下運行的噪聲，為實現第三代和第四代核潛艇在若干方面的重大技術突破提供了基礎。
美國海軍第三代攻擊型核潛艇的代表是「洛杉磯」級攻擊型核潛艇，該級核潛艇裝備了性能優良的艇上武器系統，其作戰能力有了顯著的提高；艇上裝備了功率強大的動力裝置，保證了該級核潛艇具有更高的水下航速；該級核潛艇體現了獨特的總體設計思想，其耐壓艇體內部裝設了兩個耐壓橫隔壁，把整艘潛艇的耐壓艇體內部分隔成3個大型的艙室，它表明美國海軍在核潛艇不沉性的概念方面發生了重大的轉變；提高了該級核潛艇水下高速航行的穩定性；採用了充分的減震降噪措施，因此大幅度地降低了艇內的噪聲。
第四代攻擊型核潛艇的典型代表是「海狼」級和「弗吉尼亞」級核潛艇，這兩種型號的核潛艇都是利用最新的技術武裝起來的，主要擔負起21世紀的作戰使命，因此具有明顯的時代特徵。
「海狼」級潛艇於1989年開始首艇建造，1998年開始裝備美海軍。該級艇原計畫建造30艘，總開支達360億美元，用於對付前蘇聯的大洋深水潛艇的威脅。然而由於冷戰的結束，美國海軍新戰略的出臺，促使美國政府改變了原計畫，確定只建了3艘深海型「海狼」級潛艇，轉而研製適于在沿岸淺海水域作戰的、可用於執行多種作戰任務、對付地區性衝突的新型核動力攻擊潛艇。「海狼」級潛艇，是目前世界上最先進、最有戰鬥力的多用途的攻擊型核潛艇，目前3艘已經全部服役美國海軍。
「弗吉尼亞」級潛艇是美國海軍在建的最新一級多用途攻擊型核潛艇，它將替換將要退役的「洛杉磯」級攻擊型核潛艇，成為美國海軍21世紀近海作戰的主要力量，同時也保留了遠洋反潛能力。首艇「弗吉尼亞」號於1998年開工建造，於2004年服役。該級艇長114.91米，寬10.36米，吃水10.1米，水下排水量7925噸，水下航速28節，下潛深度500米。核反應堆一次裝料可使用33年。裝備4具533毫米魚雷發射管和12個「戰斧」巡航飛彈垂直發射管。艇載電子設備將安裝最先進的C4ISR作戰系統。該級艇能發射美國海軍正在研製的「曼塔」可回收自主式無人潛水器，用於水下偵察、掃雷和反潛；還能快速部署6人「海豹」突擊小組，該小組配備自己專用的ASDA小型潛艇，其航程為125海裡，可以直接與「弗吉尼亞」級潛艇對接。「弗吉尼亞」級潛艇計畫建造18艘，2009年12月29日，該級潛艇中的第6艘「新墨西哥」號已經正式交付美國海軍，開始服役。