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核子動力潛艇或核动力潜艇（英語：nuclear-powered submarine），簡稱核子潛艇或核潛艇（nuclear submarine），是以核反應爐為動力來源的潛艇，但不一定會搭載核武器。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。
潛艇在第二次世界大戰時期的使用經驗暴露出傳統柴／電混合動力潛艇的缺陷：
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。
目前美國海軍、英國皇家海軍、法國海軍的所有潛艇均為核子動力。而第二次世界大戰結束後，由於德國、日本皆為戰敗國，同盟國禁止其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弋飛彈，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。
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。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11萬餘公里，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，美國宣佈不再製造常規動力潛艇。
1952年，蘇聯也跟隨美國的腳步，展開核潛艇的研發工作。1957年，N级核潜艇下水。
1958年6月，中國正式展開核潛艇的研發工作。由於中苏交恶，蘇聯不提供技術支援，研發工作舉步維艱。09I型核潜艇最終在1974年服役。
1958年7月，英國與美國簽署《共同防御协定》。美國把核潛艇、核武器及彈道導彈技術和設備轉移給英國。英國第一代攻擊型核潛艇無畏號（S101）隨即在1959年動工，1962年完工，次年於皇家海軍正式服役。
與英國不同，法國未能取得美國的技術援助，更遭美國拒絕提供高濃縮鈾作為燃料。即使如此，法國仍然於1963年展開研發工作，改用低濃縮鈾作為燃料。可畏級彈道導彈潛艇（Redoutable Class）於1967年下水。
1987年，印度向蘇聯租借K-43潛艇，成為第六個擁有核潜艇的海軍。2009年7月26日，印度自行研發和製造的殲敵者級核潛艇下水。
2008年，巴西與法國簽署戰略伙伴協議。法國提供技術支援，協助巴西製造6000噸排水量的阿爾瓦羅·阿爾貝托級，預計2029年完工。
2021年9月，澳洲與美英兩國組成三方联盟，美國及英國提供技術支援，協助澳洲建造8艘核潛艇，為期18個月的前期研究工作隨即展開。
按照不同潛艇作戰任務的不同，分為
攻擊型核潛艇（SSN）
巡弋飛彈核潛艇（SSGN）
彈道飛彈核潛艇（SSBN）
美國海軍（共計擁有68艘核潛艇）
攻擊型核潛艇（共計50艘）
洛杉磯級核潛艇（Los Angeles-class）×23
海狼級核潛艇（Sea Wolf-class）×3
弗吉尼亞級核潛艇（Virginia-class）×24
SSNX核潛艇（研發中）
巡弋飛彈核潛艇（共計4艘）
俄亥俄級核潛艇（改型）（Ohio-class）×4
彈道導彈核潛艇（共計14艘）
俄亥俄級核潛艇（Ohio-class）×14
哥倫比亞級核潛艇（Columbia-class）研發中
俄羅斯海軍（共計擁有38艘核潛艇）
攻擊型核潛艇（共計17艘）
維克托級核潛艇（Victor-class）×2
塞拉級核潛艇（Sierra-class）×2
阿庫拉級核潛艇（Akula-class）×10
亞森級核潛艇（Severodvinsk-class）×3
哈士奇級核潛艇（Husky-class）研發中
巡弋飛彈核潛艇（共計8艘）
奧斯卡級核潛艇（Oscar-class）×8
彈道導彈核潛艇（共計13艘）
德爾塔級核潛艇（Delta-class）×7
北風之神級核潛艇（Dolgorukiy-class）×6
中國人民解放軍海軍（共計擁有12艘核潛艇）
攻擊型核潛艇（共計6艘）
09III型核潛艇（Shang-class）×6
09V型核潛艇（Sui-class）研發中
彈道導彈核潛艇（共計6艘）
09IV型核潛艇（Jin-class）×6
096型核潛艇（Tang-class）研發中
英國皇家海軍（共計擁有10艘核潛艇）
攻擊型核潛艇（共計6艘）
機敏級核潛艇（Astute-class）×6
AUKUS核潛艇 （研發中）
彈道導彈核潛艇（共計4艘）
先鋒級核潛艇（Vanguard-class）×4
無畏級核潛艇（Dreadnought-class）建造中(預計4艘)
法國海軍（共計擁有9艘核潛艇）
攻擊型核潛艇（共計5艘）
紅寶石級核潛艇（Rubis-class）×4
叙弗朗級核潛艇（Suffren-class）×1
彈道導彈核潛艇（共計4艘）
凱旋級核潛艇（Classe Le Triomphant）×4
无敌级核潜艇（Classe L’Invincible）首艇建造中
印度海军（共計擁有2艘核潛艇）
彈道導彈核潛艇（共計2艘）
殲敵者級核潛艇（Arihant-class）×2
巴西海軍
攻擊型核潛艇
阿爾瓦羅·阿爾貝托級核潛艇（Álvaro Alberto-class）研發中
澳大利亞皇家海軍
攻擊型核潛艇
AUKUS （研發中）
