更新时间：2024-09-23 11:25
二战一开始，自知水面舰队不敌英国的德军再次开始进行潜艇战，一度使得依赖海运的英国和美国几乎窒息，危急的形势促使英美等国加大了对反潜战的研究和反潜力量的建设，德国潜艇在技术上和战术上面临挑战。战前英国就大力宣扬声呐技术已经宣告了潜艇末日的到来。但开战不久的事实表明，声呐的性能还很不完善，而且德国潜艇当时是以夜间水面进攻为主。由于缺乏有效的水面搜索和定位装置，英国护航运输船队的战斗舰只能用肉眼搜索，很难在夜间和恶劣的天气下发现水面上潜艇那窄小的轮廓。
1933年，德国瓦尔特教授开始研制闭式循环发动机，直到1939年才获准制造原形艇V80。由于德国潜艇技术一直没有多大突破，时任德国潜艇部队的司令卡尔·邓尼茨在认识瓦尔特教授之后，就被他设计的闭式循环发动机所打动。潜艇在水下的时候，这种发动机可以无须外界空气运行，而同时还能为潜艇提供足够的动力，使潜艇能达到25节的惊人速度，但是接踵而来的大量技术问题使人们意识到，这种技术的实用化还需要较长时间。
1941年11月30日夜，德国U-96号潜艇试图偷偷通过直布罗陀海峡时，被装有雷达的英国“剑鱼”飞机精确定位，并遭到轰炸。同年12月的一次作战中，德军14艘潜艇组成的“狼群”围攻英国HG-76护航舰艇包括一艘航母，由于其舰载机装备了更先进的雷达。结果“狼群”仅仅击沉了对方五艘船，自己却损失了四艘潜艇（U-131、U-434、U-574和U-567）。之后越来越多的战例表明，当遇到装备有雷达的护航船队时，特别是在对方有护航航母支援的情况下，德国潜艇往往要付出惨重的代价，战果也急剧下降。然而德国潜艇仍然没有及时改进，这在一年后更大规模的潜艇战中再次遭到巨大损失。
1942年下半年，大西洋潜艇战达到高潮。美国日益加强的反潜力量迫使德国潜艇从西大西洋和加勒比海回到北大西洋。英国也大大增加了护航舰艇和飞机的数量，并发展了新的反潜技术。尽管德国潜艇总的击沉吨位数增加了，但每艘潜艇的日击沉吨位数却急剧下降。盟军日渐强大的护航力量，尤其是反潜飞机覆盖区域的扩大，使德国潜艇水面活动处境非常危险。显然，德国需要水下性能更好的潜艇，其水下航程要足以通过危险的比斯开湾，还要有更高的水下速度，以便从水下避开反潜力量，占领攻击阵位。此时，瓦尔特潜艇似乎成了解决潜艇战危机的唯一方案。
1942年11月，德国军队召开会议以讨论新型潜艇，与会者认为，尽管设计概念先进，原型艇V80也显示了出众的性能，但一系列技术问题仍未解决。最大的问题是瓦尔特闭式循环发动机的燃料过氧化氢高度易燃，而且消耗量极大，要满足战技指标就必须配备巨大的燃料箱，这是当时德国已有潜艇的艇身设计根本无法容纳的。对此，瓦尔特提出了艇身截面呈8字型型的双艇身方案，上部容纳人员、鱼雷和发动机，下部全是燃料箱。这种设计很快应用到XVIII型瓦尔特潜艇上。瓦尔特潜艇虽然设计先进，但无法及时投入部队使用，而且瓦尔特潜艇项目的很多方面都需要对生产VⅡ和IX型潜艇的造船厂实行改造，这会对作战产生严重影响。会议最后决定瓦尔特潜艇的项目继续进行，不过要在一个有限的规模内。最终两位潜艇设计师斯彻尔和布鲁克茵提出折衷方案，将艇身下半部换成蓄电池，由此产生了被称为“电艇”的新型潜艇，在这个方案中，8字型的下部艇身不是用来盛过氧化氢，而是装大量的蓄电池，这就使潜艇的电池容量增加3倍。初步计算结果表明，其水下作战虽然稍逊于瓦尔特潜艇，但比传统潜艇已经强得多，而且瓦尔特潜艇在过氧化氢耗尽后，性能并不比规柴电推进好，而“电艇”只要重新充电，就能保持较高的水下航行性能，这已经使邓尼茨非常满意，随即第一种型号的XXI型潜艇立即开始研制，唯一的问题是这种潜艇的排水量为1600吨，而当时普遍认为排水量1000吨左右的潜艇比较操纵，定深也稳定。
1943年6月底，XXI型潜艇完成初步设计。7月8日设计方案得到批准。8月13日，XXI成为德国重点生产型号。XXI型潜艇打算首先替换IX型大型远洋潜艇。可是自1943年5月开始，盟军的反潜力量日益强大，盟军船队与德国潜艇的损失比降低到4比1，VII型中型潜艇也难以为继，但体形庞大的XXI型并不适合北海、黑海和地中海等浅水海区，因此德国同时开始研制流线型艇身，艇艏两具鱼雷发射管的XXIII小型潜艇。
1943年7至12月，两型准备全面投产，但按照原有的从开工到下水都在一个船台进行的方式，建造一艘XXI型至少需要18个月。这样，原型艇至少要到1944年11月才能完成，首艇要1946年才能服役。于是，德国军备部长阿尔伯特·施佩尔和专家奥托·默克尔参照汽车大规模生产的模式，提出了分段建造方式，即不造原型艇，潜艇分段在全国各地的工厂内并行制造，最后运到造船厂总装。一艘XXI型潜艇的总建造171天，由于消除了生产瓶劲，最后只占用船台80天左右，船台利用效率几乎提高了7倍。同时，从1943年9月30日起，还停止了一些过时型号的生产，包括所有VIIC/42型和部分VIIC/41、IXC/40、IXD/42、XVIIB和XVIIG型。
1943年9月20日，XXIII型正式投产，原计划在德国、意大利、法国和苏联的被占领区进行建造，由于德军节节败退，最终只有汉堡的德意志造船厂生产（编号从U-2321开始）。1944年4月17日，XXIII型首艇U-2321号下水，6月12日服役，船台生产只用了38天。1944年7月基尔的日尔曼造船厂也开始生产（编号从U-4701开始）。最后一艘U-4712号于1945年4月19日下水，战争结束时共有63艘已经完成工。
1943年11月6日，XXI型正式投产的，其中汉堡的布罗姆和弗斯造船厂计划内建造130艘（编号从U-2501开始），布莱梅的德西马克造船厂70艘（编号U-3501开始）。尽管首艇设计、生产进展顺利，但毕竞大势己去，XXI型潜艇根本无法达到预期的产量，其中最主要的原因是分段生产的组织不畅、设计失误和工艺不完善。1944年下半年，这些问题才逐步得到解决。
1944年5月12日，XXI型艘艇U-2501号下水，6月27日服役。二战的最后两年，英国意识到德国这些新型潜艇的威胁。在1945年2月的雅尔塔会议上，英国表示盟军的水面和空中力量对付这些新型潜艇将十分困难，北大西洋航运将可能再次面临严重威胁。因此要求斯大林尽快占领但泽，因为德国30%的新型潜艇是在那里建造的。同时，盟军开始有针对性地轰炸有关目标，特别是造船厂和用于运输潜艇大部件的水上运输设施。由于德国新潜艇复杂的技术和新的战术，艇员的训练要求也相应提高。其训练周期从普通潜艇的3-3.5个月增加到6-7个月，其间还经常遭到盟军轰炸的骚扰。
1944年8月起，盟军在德国潜艇主要试验和训练水域但泽湾布雷后，1945年2月训练只能转移到更加深入内陆的吕贝克湾。在这种情况下，到1945年初XXI仅可一艘可以投入实战，而且许多很快就能完成训练的潜艇在等待转往挪威的基地时被盟军炸毁在吕贝尔湾。
1945年1至5月，六艘参加实战的XXIII型中有四艘共击沉五艘敌船，共计1.46万吨。只有U-2338号于5月4日被英机击沉，这是唯一被敌方击沉的XXIII型。另有六艘因触雷、训练事故、相撞等原因损失。1945年3-5月，由于部队组建困难，XXIII型艇只进行了10次战斗巡逻。1945年5月初，剩下的XXIII型有31艘被拆解，另20艘向盟军投降，但均在德国降舰大规模自沉行动中结束了生命。只有U-2326、U-2353号后来分别成为英国N35、37号潜艇，U-4706号后来成为挪威的“克勒顿”号。苏联甚至将德国未完工的“齐柏林”号航母的机库甲板装满了未完成的潜艇艇体，准备穿过波罗的海，拖航到列宁格勒，但在芬兰湾触雷沉没。
1943年到1945年，德国共建造了119艘21型潜艇，但是由于大量人员需要进行训练以熟悉大量新的设备，以至于二战结束前只有U-2511参加了作战巡逻。
21型潜艇进行了一系列技术改进，包括通气管、水压控制的定深装置、半自动鱼雷装填系统、改进型水下听音装置、声呐、雷达警告接收机、雷达以及取消了甲板炮和外部鱼雷储存箱。
21型潜艇采用流线型艇身，双壳体结构；指挥台围壳位于艇体中部，剖面呈机翼状，前缘光滑垂直，后缘略倾与艇体逐渐融合，前后缘顶部各布置有一座双联装炮；艏水平舵位于艇身前部，可收缩回艇内；艉部采用了H型尾舵。
21型艇内设施也比以前舒适得多，艇上设有淋浴设施和贮存食物的冷藏。XXIII型流线型艇身，外形光滑，所有外部设备不是移入艇内就是取消，但内部空间相当狭窄。
21型潜艇艇动力装置较强，装有两台“曼”柴油机，单台1000马力（740千瓦），通过两台1250轴马力（919千瓦）的电动机或两台57轴马力（42千瓦）的巡航电动机两副螺旋浆，其航行性能明显提高。18节航速时续航时间1.5小时，12-14节时为10小时，5节静音速度（用巡航电动机）时续航时间可达60小时。在海试中首艇基本达到了设计指标，17节的水下速度比设计的稍慢，这个航速时的续航时间也降为60-80分钟，对攻击船队和逃辟攻击来说，要比普通潜艇好。如果以5节的静音航速在水下巡航，21型可以航行365海里，只需3小时浮到通气管深度充电一次。这意味着它可以离开法国基地后一直在水下潜航到远远超出比斯开湾的海域，并用5天时间通过挪威和冰岛之间的危险水域，因此它在水面受到敌机威胁的机会也大大减少。
21型潜艇艇艏六具鱼雷发射管，备有23条鱼雷，其鱼雷液压装填系统可在10分钟内重新为全部六具发射管装填完毕，比VIIC型上装一个发射管的时间还少。有了鱼雷快速装填系统，它能发起连续攻击，能在20分钟内发射18枚鱼雷，而不必像旧型号那样在发射完全部发射管内的鱼雷后要退到安全海域重新装填。因此该型潜艇的攻击战术一般是先用听音装置定位护航船队，然后高速接近，使用静音速度或者最大速度潜入护航区，在护航船队下方用声呐获得鱼雷射击诸元后，呈扇面发射鱼雷，从而增大命中概率。
21型原计划装备四门30毫米高炮，但后来代之以两座双联装20毫米炮。XXIII型艇艏两具鱼雷发射管，只带两条鱼雷，战斗中没有重新装填能力，而且只能事先在港口从外部装填，这是其最大弱点，采用了改进型水下听音装置和通气管。
21型潜艇的声呐数据转换装置可以自动计算并装定鱼雷射击诸元，不用潜望镜就能为鱼雷瞄准，并从50米水深发射鱼雷，增加了它的安全性。
21型潜艇还装备了雷达告警接收机，在通气管状态下能觉察到对方的反潜力量，活动半径也可以达大西洋所有海区，甚至远达开普敦海域。这些性能使它在当时的反潜力量面前被发现和击沉的可性大大降低，而发现和攻击敌方船队的机会却大大增加了。
1945年1月29日，第一艘XXIII型潜艇U-2324号开始战斗巡逻，并于2月14日首次取得战果。
1945年3月26日，U-2511号原计划参战，但在3月的一次深潜试验中损坏了潜望镜，随后，柴油机了出故障，被迫修理。4月30日，该艇从挪威的卑尔根出航，赴加勒比海执行首次作战任务，途中被盟军猎潜舰队发现，但借助较高的水下航速得以逃走。5月4日，U-2511号接到停火命令返航，途中遇到一支英国水面舰艇编队。艇长立即用“电艇”典型的方式发起攻去，高速接近，深潜，以静音航速渗透进入英舰的反潜防御圈，占据了500米的绝佳攻击阵位，而对方仍然没有发现。由于他已收到战争结束的命令，所以最终重新深潜，悄然撤出，5月5日返回卑尔根基地，是唯一与对方有过接触的21型潜艇。
1945年5月3日，21型潜艇U-3008号确实从威廉港出舱，到挪威进行最后一次补给估进入北海作战，当时威廉港已经可以听到盟军大炮的轰鸣。5月4日该艇接到德国投降的命令，因此在水下离去。
1945年5月7日，U-2336号突入英国福斯湾，击沉了两艘英国货轮，成为唯一一艘击沉两艘敌船的XXIII型潜艇，也是德国潜艇部队最后的战绩。不过这也暴露了该级艇一个重大技术缺陷——无线电设备不完善。因为它本来不应该进行这次攻击，可是没有收到5月4日的停战命令。
21型潜艇和XXIII两型除了流线型艇身，通气管和较多的电池外，并未采用什么太先进的技术。流线型艇身好处早已为人所知，通气管也是荷兰1936年就发明的。在大西洋之战早期，由于德国潜艇的夜间水面攻击频频得手，因此并无更新潜艇技术的迫切需要。直到雷达使潜艇不敢轻易露出水面时，德国海军才开始紧急研究建造。
21型潜艇是第一种真正用于实战的水下速度比水面速度高的潜艇。尽管战斗不多，但事实表明，XXIII型是一种理想的近海攻击潜艇。其速度快，容易操纵，机动性强，定深简单，外形轮廓小，很适合长期持续的水下作战，海上自持力36天，比原来估计的2-3个星期多了几乎一倍。
21型潜艇和XXIII的意义不可低估，它们所代表的潜艇技术发展方向在战后各国几乎所有型号中都有体现。有不少21型潜艇（包括一些未完工的）被运到苏联，一度作为其海军潜艇部队的主力。
第二次世界大战中建造的潜艇中，技术最先进的当属德国的21型。21型潜艇不是以前那种水面舰艇能够以下潜进入战斗或规避攻击为设计宗旨的潜艇，它是现代潜艇的雏形，二战后世界上第一艘水滴型潜艇和第一艘核潜艇在很大程度上受到了它的影响。