A katonai célokra is használható első tengeralattjárókat a múlt század első éveiben építették, és első alkalommal az 1905-ös orosz-japán háborúban az oroszok vetették be őket. Az első háború 1914-es kitörésekor a tengeralattjárók számát tekintve a britek voltak fölényben (58 búvárhajó 28 ellenében), de technikailag a németek jártak előrébb, ők 10 diesel-meghajtású U-boottal rendelkeztek a két brittel szemben. A 65 méter hosszú német tengeralattjárókon 35 ember szolgált, 12 torpedót vittek magukkal és két órát tudtak a víz alatt tölteni.

A felszínen túlerőben lévő brit flotta már a háború első heteiben, 1914 augusztusában blokád alá vette Németországot, és novemberben az egész Északi-tengert hadiövezetnek nyilvánította. A németek válaszul 1915 januárjának elején a Brit-szigetek körüli vizeket deklarálták hadizónának, és bejelentették: némi türelmi idő után, amíg a semleges hajók elhagyhatják a térséget, minden hadi- és kereskedelmi hajót célpontnak tekintenek és figyelmeztetés nélkül elsüllyesztenek. A múlt század elején a szükséges élelmiszerek kétharmada és szinte minden nyersanyag hajón érkezett Angliába.

A tengeralattjárók ellen akkoriban nem volt védekezés: a víz alá merült búvárhajót sem észlelni, sem hatékonyan megtámadni nem tudták, és akár egyetlen jól célzott torpedó a tenger fenekére küldhetett egy hajót. Ugyanakkor a tengeralattjáró a víz alatt "vak" volt, így jobbára a felszínen kellett megközelítse kiszemelt célpontját, méghozzá a hadihajóknál jóval kisebb sebességgel, ráadásul a technika megbízhatatlansága miatt gyakoriak voltak a nem egyszer a személyzet vesztét okozó műszaki hibák.

A németek február 18-án kezdték meg a történelem első korlátlan tengeralattjáró-háborúját. A semleges zászlót figyelmen kívül hagyták, mert úgy vélték, ezt megtévesztésül a brit hajók is felhúzzák. A hadműveleteket áprilisban a Földközi-tengerre is kiterjesztették, érdekesség, hogy az Adrián osztrák-magyar tengeralattjárók is működtek.

A háború ezen szakaszának legemlékezetesebb eseménye a Lusitania elsüllyesztése volt. A brit utasszállító gőzöst 1915. május 7-én torpedózta meg az U-20 német tengeralattjáró. A hajó olyan gyorsan süllyedt el, hogy az 1959 utas alig egyharmadát sikerült kimenteni, az 1201 áldozat közül 128 amerikai állampolgár volt, köztük a milliárdos Vanderbilt család egyik tagja. A németek azt állították, hogy az óriásgőzös az Ír-tenger vizein már amerikai zászló alatt közlekedett és hadianyagot szállított, vesztét is a lőszerek felrobbanása okozta. Ezt sem bebizonyítani, sem megcáfolni nem sikerült.

A Lusitania elsüllyesztése hatalmas felháborodást keltett Amerikában, és bár az Egyesült Államok ekkor még nem lépett be a háborúba, diplomáciai lépései hatására a németek ideiglenesen felfüggesztették a korlátlan tengeralattjáró-háborút. 1916 február végétől ismét intenzív tengeralattjáró műveletek színterévé vált a Brit-szigetek környéke, de a Sussex március 24-i elsüllyesztése után a németek újfent engedelmeskedtek az amerikai figyelmeztetésnek. Ez viszont nem akadályozta meg, hogy a német búvárhajók megjelenjenek közvetlenül Amerika keleti partjai előtt, ahol ezernél is több hajót süllyesztettek el.

A német vezetés 1917. január 31-én közölte újra a semleges kormányokkal, hogy február 1-jétől olyan hadizónának tekinti az Anglia, Franciaország, Olaszország körüli vizeket és a Földközi-tenger keleti medencéjét, amelyben a német flotta minden hajót figyelmeztetés nélkül elsüllyeszt. Válaszként Washington megszakította a diplomáciai kapcsolatokat, és április 6-án az Egyesült Államok belépett a háborúba. A korlátlan tengeralattjáró-háború felújításakor Németország már 105 frontszolgálatban lévő búvárhajóval rendelkezett, ezek egyharmada állandóan a háborús térségekben operált.

Az angolok azonban ekkorra már találtak ellenszert veszteségeik mérséklésére: cirkálók által kísért hajókaravánokat állítottak össze, és felfegyverzett, álcázott "csalihajókat" alkalmaztak, amelyek ágyújukkal elsüllyesztették a tengeralattjárókat. A németek 1917 folyamán még 2566 hajót küldtek hullámsírba, de 1918-ban már korántsem volt korlátlan a tengeralattjáró-háború, mert a több mint egymilliós amerikai expedíciós haderő gyakorlatilag veszteség nélkül szelte át az Atlanti-óceánt. A német hadvezetés a kudarcot beismerve 1918. október 24-én adta ki a parancsot a tengeralattjáróknak a harci cselekmények felfüggesztésére.