由於技術的原因，早期的潛艇是有窗戶的，在潛艇的圍殼上半部分有個簡易的駕駛指揮室，當潛艇浮航時艇長和操舵兵就在這裡指揮和控制潛艇航行，為了便於觀察會設計出小型玻璃窗來。但隨著技術的發展，現代的潛艇已經沒有了窗戶，那在水下航行是如何觀察外面情況的。
潛艇在水下是憑藉著海圖航行的。如果要觀察海平面或者是空中的情況，則是需要藉助望遠鏡的，一般來說，潛艇內都安裝了兩部潛望鏡，一部是攻擊潛望鏡，另外一部是觀察潛望鏡。觀察潛望鏡作用就是來觀察海空情況和導航觀測的，而攻擊潛望鏡則是用來發現和瞄準水面目標的。如果潛艇需要浮出水面，艇長就會指揮潛艇上浮到潛望鏡的深度，先是使用潛望鏡對海平面進行360度全方位觀察，然後在使用雷達偵察儀對周邊無線電信號進行偵查，為的就是能夠儘早的發現敵情。一直到確認沒有任何威脅的情況下，潛艇才會浮出水面。
潛艇在水下航行時，不可能是依靠肉眼去觀察周圍的情況來操縱潛艇航行，聲吶是它的眼睛，現在潛艇都裝備了具有高頻主動避碰聲吶，它雖然作用距離不遠，但在近距離內分辨率是很高的，可以準確探測到潛艇附近的障礙物，並將信息提供給操縱人員，然後操作人員駕駛著避開障礙物。
其實更多的時候，潛艇並不是開著聲吶在水下摸索前進，它是按照一條固定的水下航道來走的。這條固定的航道已經被很多潛艇和水面探測的船隻探測過，對它的情況瞭如指掌，所以潛艇要做的就是確保自己在正確的道路上即可。
如果在水下長時間的航行，潛艇也是會出現一些位置偏差的，所以需要計算航速、航向、潛深等數據，並且潛望鏡隔段時間伸出來糾正一下偏差，現在的潛艇還利用了慣性導航系統、衛星導航、無線電等來修正潛艇的航線。
為了能讓潛艇在水下更好的作戰，很多強國的海軍都會派出測量船去探測和蒐集相關作戰海區的水下情況，並建立海底數字地圖。潛艇則是依靠著這些地圖，雖然看不到外面的情況，照樣可以大膽的往前航行了。
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