A katonai célokra is használható első tengeralattjárókat a múlt század első éveiben építették, első alkalommal az 1904-1905-ös orosz-japán háborúban az oroszok vetették be őket. Az első világháború 1914-es kitörésekor a tengeralattjárók számát tekintve a németekkel szemben a britek voltak fölényben, de technikailag a Német Birodalom járt előrébb, mivel jóval több dízelmeghajtású U-Boottal rendelkezett, mint az Egyesült Királyság.

A háború első hónapjaiban a német tengeralattjárók a kereskedelmi hajók megtámadása előtt a felszínre emelkedtek, és a tengeri hadviselés szabályainak megfelelően lehetőséget adtak a személyzetnek és az utasoknak a hajó elhagyására, mielőtt elsüllyesztették azt. Sikerrel vették célba a brit hadihajókat is, sőt 1914 októberében - a történelemben először - süllyesztett el egy tengeralattjáró egy másikat, egy német U-Boot egy britet.

A felszínen túlerőben lévő brit flotta már a háború első heteiben, 1914 augusztusában blokád alá vette Németországot, novemberben az egész Északi-tengert hadiövezetnek nyilvánította. A németek válaszul 1915. január 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 lépés célja a brit gazdaság megrendítése is volt, mert 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, csak periszkópjára támaszkodhatott, ezért 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 a történelem első korlátlan tengeralattjáró-háborújában 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 New Yorkból Liverpoolba tartó brit utasszállító luxusgőzöst 1915. május 7-én torpedózta meg az ír partok közelében 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 elhárították a felelősséget azzal érvelve, indulás előtt közleményben figyelmeztették az utasokat, hogy a hajót az elsüllyesztés veszélye fenyegeti, a hajó már háborús övezetben közlekedett, és hadianyagot is szállított, vesztét is ezek felrobbanása okozta.

A Lusitania elsüllyesztése hatalmas felháborodást keltett Amerikában és a semleges országok körében, és az Egyesült Államok diplomáciai lépéseinek hatására a németek szeptemberben ideiglenesen felfüggesztették a korlátlan tengeralattjáró-háborút. (A közhiedelemmel ellentétben azonban az Egyesült Államok nem emiatt lépett be a háborúba, arra csak két évvel később, újabb amerikai hajók elsüllyesztése után került sor.)

A németek 1916 májusának végén az első világháború legnagyobb tengeri ütközetében, a jütlandi csatában megkísérelték a brit tengeri fölény megtörését, de nem jártak sikerrel (érdekesség, hogy az ütközetben egyik oldalon sem vettek részt tengeralattjárók). A német hadvezetés ezután a korlátlan tengeralattjáró-háború felújítása mellett döntött: Berlinben tisztában voltak azzal, hogy ez elkerülhetetlenül az Egyesült Államok hadba lépéséhez vezet, de úgy vélték, a blokáddal még azelőtt sikerül térdre kényszeríteni Nagy-Britanniát, hogy erre sor kerülne.

Németország 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.

A németek számítása kis híján bejött: 1917 februárja és áprilisa között naponta átlagosan 13 hajót süllyesztettek el, de ekkorra az angolok megtaláltak az ellenszert:

cirkálók által kísért hajókaravánokat állítottak össze és felfegyverzett, álcázott "csalihajókat" alkalmaztak, amelyek ágyújukkal elsüllyesztették a tengeralattjárókat. A német veszteségek meredeken emelkedtek, a tengeralattjáró-háború 1918-ra ugyan jóval brutálisabb, de már korántsem korlátlan volt, 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.