Le terme guerre sous-marine qualifie les opérations militaires menées par des sous-marins.
Le sous-marin d'attaque bénéficie d'avantages tactiques considérables :
la discrétion qui lui permet d'être le seul à pouvoir pénétrer dans une zone contrôlée par l'adversaire ;
le préavis, car il est généralement prévenu de la présence d'unités adverses bien avant que celles-ci ne puissent le détecter ;
la puissance de frappe des torpilles et des missiles à changement de milieu.
Les sous-marins agissent le plus souvent de manière indépendante car la coopération avec d'autres unités est peu compatible avec la discrétion qui constitue leur atout principal.
Parvenu à la conclusion de son essai sur la guerre navale titré The Price of Admiralty, l'historien militaire John Keegan pressent que la plupart des rôles tenus par des bâtiments de surface seront à terme remplacés par des sous-marins tenant les mêmes attributions, dans la mesure où ce seront les seules unités navales capables de se soustraire aux moyens de détection toujours affinés (satellites spatiaux, avions radars, etc.) qui seraient appliqués en cas de conflit généralisé dans lequel tout l'arsenal serait déployé.
Les sous-marins d'attaque peuvent recevoir trois types de missions :
contre le trafic marchand de l'adversaire dans une stratégie de blocus naval, et par les Américains, pendant la Seconde Guerre mondiale dans le Pacifique contre les Japonais ;
contre les forces navales ennemies. C'est ainsi que pendant la guerre froide, les soviétiques déployaient des sous-marins d'attaque en Atlantique nord pour s'opposer le cas échéant aux groupes aéronavals de l'OTAN.
Les sous-marins sont disposés dans des secteurs qui constituent des barrages au large de côtes amies, de détroits que l'adversaire doit emprunter ou pour protéger une zone d'opération. C'est ainsi que les sous-marins alliés avaient été disposés aux entrées de la Manche en protection du débarquement de Normandie.
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La lutte anti-sous-marine (ASM) désigne l'ensemble des tactiques de combat et de protection contre la menace représentée par les sous-marins. Elle met en œuvre plusieurs moyens complémentaires : navires de surface, des escorteurs, équipés de sonars (essentiellement des frégates et des corvettes) ; avion de patrouille maritime ; hélicoptères ASM ; sous-marins d'attaque. Le dispositif est dirigé depuis un des escorteurs anti sous-marin, à bord duquel est embarqué le commandant de l'opération de lutte anti-sous-marine.
Infobox Conflit militaire | image = WWImontage.jpg | taille image = 280 | légende = Dans le sens des aiguilles d'une montre : des tranchées abandonnées, des chars Mark V de l'armée britannique, le navire coulant au large du détroit des Dardanelles, des soldats avec des masques à gaz utilisant une mitrailleuse, des avions des Luftstreitkräfte à Douai. | conflit = Première Guerre mondiale | date = Du au () | lieu = Europe, Afrique, Moyen-Orient, Chine, Océanie, océan Pacifique, océan Atlantique.
La guerre sous-marine à outrance ou guerre sous-marine totale est un type de guerre navale dans lequel des sous-marins sont amenés à couler des bâtiments de la marine marchande sans avertissement, c'est-à-dire en contradiction du droit coutumier de la mer. Le droit de capture des bâtiments civils oblige en effet tout submersible à faire surface, à fouiller le navire et à s'assurer que son équipage soit mis en lieux sûrs (exigence pour laquelle un simple radeau de sauvetage, sauf en quelques circonstances particulières, ne suffit pas) avant de procéder à l'attaque.