แนวคิดสร้างเรือดำน้ำเริ่มมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 17-18 โดยนักประดิษฐ์หลายชาติทดลองสร้างเรือดำน้ำต้นแบบเพื่อใช้ทางทหาร แม้หลายลำจะยังไม่ประสบความสำเร็จในการปฏิบัติการรบ แต่เป็นรากฐานให้เกิดการพัฒนาต่อมาในศตวรรษที่ 19 การทดลองส่วนใหญ่ยังใช้แรงคนหรือไอน้ำเป็นพลังขับเคลื่อน และมีข้อจำกัดด้านระยะทาง ความเร็ว และความลึก
ในสงครามกลางเมืองอเมริกา (ค.ศ. 1861-1865) มีความพยายามสร้างเรือดำน้ำเพื่อใช้ทางทหาร ฝ่ายสมาพันธรัฐประสบความสำเร็จด้วย H.L. Hunley เป็นเรือดำน้ำลำแรกที่สามารถจมเรือรบศัตรูได้เมื่อ ค.ศ. 1864 ต่อมา USS Holland (SS-1) ของสหรัฐฯ เข้าประจำการใน ค.ศ. 1900 ถือเป็นต้นแบบเรือดำน้ำสมัยใหม่ ระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์ดีเซลบนผิวน้ำ และมอเตอร์ไฟฟ้าใต้น้ำ ประเทศที่มีกองทัพเรือชั้นนำต่างเริ่มสั่งสร้างเรือดำน้ำเข้าประจำการ และจากสงครามโลกทั้งสองครั้ง เรือดำน้ำมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในสมรภูมิทางทะเล ส่งผลให้ยิ่งเกิดการพัฒนาศักยภาพเรือดำน้ำอย่างรวดเร็วมากยิ่งขึ้นสำหรับประเทศสยามแล้ว เหตุการณ์ที่ฝรั่งเศสละเมิดอำนาจอธิปไตยใน พ.ศ. 2436 โดยส่งเรือรบ 2 ลำผ่านสันดอนแม่น้ำเจ้าพระยาฝ่าการต่อต้านมาจนถึงกรุงเทพฯ รวมถึงส่งเรือรบตามมาปิดอ่าวไทยอีก 8 ลำ เป็นแรงผลักดันให้ พลเรือตรี พระเจ้าพี่ยาเธอ กรมหมื่นชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ เป็นแกนนำจัดทำ “โครงการจัดสร้างกำลังทางเรือ พ.ศ. 2453” โครงการนั้นได้กำหนดให้มี “เรือ ส” (เรือ ส ย่อมาจาก สับมารีน) จำนวน 6 ลำ
แต่โครงการนั้นมิได้เกิดขึ้น เนื่องจากผู้เสนอต้องออกจากราชการไปในช่วงเวลาหนึ่ง ต่อมา พ.ศ. 2458 สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอดุลยเดช กรมขุนสงขลานครินทร์ เสด็จกลับจากการศึกษาวิชาการทหารเรือจากประเทศเยอรมนี และเข้ารับราชการในกระทรวงทหารเรือ พระองค์ทรงสนพระทัยเรือดำน้ำเป็นพิเศษ และเคยได้รับรางวัลการออกแบบเรือดำน้ำในระหว่างการศึกษา หลังเข้ารับราชการไม่นานก็ได้เสนอรายงานแผนการเรือดำน้ำโดยละเอียด ทั้งด้านงบประมาณและขีดความสามารถในปฏิบัติการป้องกันอ่าวไทย พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงสนพระราช-หฤทัย และได้ทรงพระราชนิพนธ์ ร.ต.ล.นนทรี ใน พ.ศ. 2459 ทรงเรียกเรือประเภทนี้ในหนังสือพิมพ์รายเดือนสมุทรสาร ฉบับเดือนมิถุนายน 2459 ว่า “เรือใต้น้ำ” ต่อมาในเดือนธันวาคม 2460 ทรงติดต่อกับกองทัพเรืออังกฤษ ขออนุญาตให้นายทหารเรือไทยได้เข้าศึกษาการใช้เรือดำน้ำในกองทัพเรืออังกฤษ และได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ นาวาตรี หลวงหาญสมุทร เข้าศึกษาจนสำเร็จเป็นคนแรก และพระราชทานพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์ให้ไปประจำการในกองเรือดำน้ำแห่งกองทัพเรืออังกฤษ






เรือดำน้ำทั้ง 4 ลำ ได้รับพระราชทานชื่อภายหลังว่า ร.ล. (เรือหลวง) มัจฉาณุ หมายเลข 1, ร.ล.วิรุณ หมายเลข 2, ร.ล.สินสมุทร หมายเลข 3 และ ร.ล.พลายชุมพล หมายเลข 4 ได้เข้าร่วมปฏิบัติงานในกรณีพิพาทอินโดจีนและในสงครามมหาเอเชียบูรพา จนเมื่อสงครามสิ้นสุดลง ญี่ปุ่นเป็นผู้แพ้สงครามและถูกห้ามการผลิตยุทโธปกรณ์จำหน่ายอีก ส่งผลให้เรือดำน้ำไทยขาดแคลนอะไหล่และจำต้องปลดระวางไปใน พ.ศ. 2494