第二次世界大戰結束之後，英國皇家海軍對第二次世界大戰期間德國海軍的U—XWIIB型潛艇的研究投入了很大的努力。德國海軍的U—XVIIB型潛艇是一種排水量僅有337噸的小型潛艇，但是該級潛艇上所裝備的閉式循環的「沃爾特」汽輪機可以使得該級潛艇能夠長時間地進行水下隱蔽地航行。實際上，U—XWIIB型潛艇是世界上最早採用AIP技術的常規動力潛艇。第二次世界大戰結束之前，德國海軍已經建成了3艘U—XVIIB型潛艇，另外還有4艘U—XVIIB型潛艇在第二次世界大戰結束之前尚處於建造階段。第二次世界大戰即將結束之際，被建成的3艘U—XVIIB型潛艇被德國沉沒于海底，處於建造階段的4艘U—XVIIB型潛艇也被德軍悉數破壞。
第二次世界大戰結束之後，美國和英國組織海軍的有關部門把沉沒的U—XVIIB型潛艇之中的2艘打撈了上來，並且美國和英國各自得到一艘U—XVIIB型潛艇。此後，英國和美國迅速組織了有關方面的技術人員開展「沃爾特」汽輪機方面的研究。
英國皇家海軍打撈起來的U—XVIIB型潛艇被命名為「隕星」號潛艇。1947～1948年期間，英國皇家海軍利用了艇上的「沃爾特」閉式循環汽輪機進行了航行試驗並且取得了一定程度的成功。在此基礎之上，英國皇家海軍決定建造2艘「探險者」級試驗潛艇，以便全面試驗「沃爾特」閉式循環汽輪機在常規動力潛艇上的應用。
「探險者」級試驗潛艇的首制艇「探險者」號於1954年下水，1956年完工並服役；該級的第二艘潛艇「神劍」號於1955年下水，1958年完工。「探險者」級潛艇上裝備了柴油機、推進電機以及「沃爾特」閉式循環汽輪機等3種完全不同的動力裝置，其中「沃爾特」閉式循環汽輪機的功率為14000馬力。在利用「探險者」級試驗潛艇上的「沃爾特」閉式循環汽輪機進行水下航行試驗過程中，獲得了高達30節的水下最高航速。
然而，在英國皇家海軍準備對「沃爾特」閉式循環汽輪機作進一步的深入研製之際，美國海軍的核潛艇技術的逐漸成熟對英國皇家海軍形成了很大的心理衝擊和影響。經過英國政府的不斷努力，英國終於於1957年6月初與美國在核反應堆的合作關係上進入了一個新的階段，英國被允許參觀美國製造潛艇用核反應堆的工廠。
接著，英國與美國簽訂了一項可以以十分優惠的價格從美國購買用於核反應堆的濃縮鈾的協定。1957年12月，美國和英國又進一步達成了一項新的協議—美國可以向英國提供用於核潛艇的整套S5W型核反應堆，這意味著英國可以在相當短的時間內建成核潛艇。
在這種情況下，英國毅然放棄了對「沃爾特」閉式循環汽輪機推進系統的進一步研製，及時地把戰後潛艇技術研製的主攻方向轉為對核潛艇的研製。於是，英國皇家海軍的第一代核潛艇「無畏」號便在這種特定的形勢下誕生了。
「無畏」號攻擊型核潛艇是英國建造的第一艘核潛艇，因此在很大程度上具有仿製和試驗的性質。該艇於1960年10月21日由英國女王主持在巴羅因弗內斯造船廠下水，1963年4月17日正式服役。
從總的方面來說。「無畏」號攻擊型核潛艇實際上是一個混合設計產品。「無畏」號攻擊型核潛艇以美國海軍的「大青花魚」號試驗潛艇和「鰹魚」級攻擊型核潛艇為母型，結合了英國皇家海軍對核潛艇結構強度和流體動力等方面的要求，採用了鯨魚形艇體外形。
「無畏」號核潛艇上的設備絕大多數是英國各家公司製造的，但是艇內布置的許多方面卻是仿照美國海軍的「鰹魚」級攻擊型核潛艇進行設計的。
「勇敢」級攻擊型核潛艇是英國在「無畏」號核潛艇的基礎上建造的第二代核潛艇，該級核潛艇共有5艘。「勇敢」級核潛艇上採用的NR—2型壓水堆是在美國專家幫助下由英國自行設計和製造的。
該級的首制艇「勇敢」號核潛艇在服役之後曾經做過幾次水下的遠程航行，1967年4月，「勇敢」號核潛艇創造了從新加坡到英國的水下遠距離航行紀錄。另外，「勇敢」級的第四艘核潛艇「征服者」號於1982年在英國與阿根廷兩國之間進行的馬島海戰中把阿根廷的「貝爾格拉諾將軍」號巡洋艦擊沉，曾經引起世界各國海軍的矚目。這也是世界海戰史上攻擊型核潛艇首次擊沉敵方的艦艇。
「勇敢」級的5艘攻擊型核潛艇於20世紀90年代初期全部退役，該級核潛艇在英國皇家海軍核潛艇的發展過程中起到了承前啟後的作用。
「敏捷」級攻擊型核潛艇是「勇敢」級的改進型，是英國皇家海軍建造的第三代攻擊型核潛艇，該級共有6艘，陸續於1973～1981年服役。英國皇家海軍在充分地吸收了「勇敢」級核潛艇設計經驗的基礎上對「敏捷」級攻擊型核潛艇的艇體進行了改進設計，同時在推進裝置方面也作了比較大的改進，「敏捷」級核潛艇上採用了新的降噪措施。
由於英國皇家海軍在對「敏捷」級攻擊型核潛艇的實際運用中認為該級核潛艇的性能在各方面均能令人感到滿意，因此，英國皇家海軍決定在「敏捷」級攻擊型核潛艇的基礎上再做改進，研製出性能更為優秀的一種攻擊型核潛艇，這種改進的攻擊型核潛艇就是「特拉法爾加」級攻擊型核潛艇。
「特拉法爾加」級攻擊型核潛艇是英國皇家海軍的第四代攻擊型核潛艇。「特拉法爾加」級攻擊型核潛艇在推進方面的重大改進是該級核潛艇沒有像「敏捷」級攻擊型核潛艇那樣繼續採用7葉大側斜螺旋槳，而是採用了先進的泵噴式推進裝置。
「特拉法爾加」級攻擊型核潛艇的另外一個改進之處是該級核潛艇的外表面敷設了消聲瓦。泵噴式推進裝置和消聲瓦的應用，使得「特拉法爾加」攻擊型核潛艇的噪聲得到了大幅度降低，有效地提高了該級核潛艇的水下隱身性。
「特拉法爾加」級共有7艘核潛艇，首制艇「特拉法爾加」號於1979年4月25日開工，1981年7月1日下水，1983年5月27日服役。該級核潛艇之中的最後一艘潛艇「凱旋」號於1987年2月2日開工，1991年2月16日下水，1991年10月12日服役。「特拉法爾加」級攻擊型核潛艇艇長85.4米，寬9.8米，吃水9.5米，水面排水量4740噸，水下排水量5208噸，艇員編制130人；動力裝置為1座PWRI壓水型核反應堆和2臺通用電氣公司的蒸汽輪機，總功率11185.5千瓦，單軸；使用噴射式推進系統，水下最高航速32節，最大潛深超過300米；艇首安裝5具533毫米魚雷發射管，可發射MK24—2型「虎魚」和「旗魚」魚雷、UGM—84「水下魚叉」反艦飛彈，改進後可發射「戰斧」BlockII巡航飛彈。
「敏捷」級和「特拉法爾加」級核潛艇的主要作戰目標是前蘇聯海軍的彈道飛彈核潛艇和攻擊型核潛艇。然而無論是「敏捷」級和「特拉法爾加」級，與前蘇聯海軍的先進攻擊型核潛艇相比都遜色不少，在與前蘇聯核潛艇的水下對峙中處於劣勢。鑑於此，英國海軍在1986年提出SSN—20型「W」級核潛艇項目，並進行可行性研究，旨在設計和建造一級性能上要超過「敏捷」級和「特拉法爾加」級、適于「藍水」作戰的大型攻擊型核潛艇，目標是前蘇聯海軍的核潛艇。
維克斯造船工程有限公司（後由BAE系統公司收購）在1987年被授予一項設計合同，1989年完成SSN—20核潛艇的可行性研究。但尚未著手工程設計時前蘇聯就解體了，因此SSN—20核潛艇項目在1992年被取消。隨後英國海軍提出設計建造第二批「特拉法爾加」級核潛艇，用於替換較早期的「敏捷」級核潛艇。不過研發工作進展非常緩慢，到1995年6月英國海軍才收到維克斯造船工程有限公司的投標，且報價很高，使得該項目被迫停頓下來。直到1997年3月17日，維克斯造工程有限公司才收到1份建造3艘核潛艇的訂單。3艘核潛艇分別命名為「機敏」號、「伏擊」號和「機巧」號，是第二次世界大戰末期服役的常規潛艇的名字。
由於新潛艇的設計完全跳出了「特拉法爾加」級的圈子，無論尺寸和性能都更上一層樓，故獨立成為1級，稱為「機敏」級。
與早期的「敏捷」級和「特拉法爾加」級相比，「機敏」級攻擊型核潛艇的外形尺寸和排水量更大；能攜帶更多的武器和更先進的電子設備，攻擊能力更強；採用了多種減震降噪措施，安靜性能更好。其整體技術和戰術性能已接近美國和俄羅斯海軍先進攻擊型核潛艇的水準。
「機敏」級攻擊型核潛艇水面排水量6300噸，水下排水量7800噸，艇總長96米，寬11.3米，水下航速29節。動力系統為「前衛」級戰略核潛艇所用的羅爾斯·羅依斯RRPWR2核反應堆，這種反應堆堆芯壽命為25～30年，可保證核潛艇的全壽命使用。人員編制100人。武器裝備與美國「海狼」級相同，有潛射「戰斧」巡航飛彈、潛射「魚叉」反艦飛彈；裝備5或6具533毫米魚雷發射管，用於發射「戰斧」飛彈、潛射「魚叉」反艦飛彈和射程40千米的「旗魚」魚雷。其下潛深度為400米，噪音為100分貝。
從綜合性能來看，「機敏」級攻擊核潛艇作戰性能將達到美國「海狼」級的水準。1999年，「機敏」級潛艇的首艦開始建造，2007年6月下水，2009年11月開始海試，之後加入英國海軍服役。首批「機敏」級攻擊型核潛艇中的第二艘和第三艘也已經開始建造。