Vargu ar yra šaltojo karo ikoniškesnė aparatūros dalis nei branduolinis povandeninis laivas. Šie povandeniniai laivai, varomi ir branduolinėmis, ir kai kuriais atvejais branduolinėmis raketomis, apskriejo pasaulio vandenynus nuo pirmojo branduolinio povandeninio laivo USS Nautilus paleidimo 1954 m. Šiandien penkios valstybės (JAV, Rusija, Prancūzija) , Jungtinėje Karalystėje ir Kinijoje) valdo šimtus branduolinių povandeninių laivų visame pasaulyje. Visoms šioms šalims raketas paleidžiantys povandeniniai laivai yra svarbi branduolinės triados dalis, kurią sudaro antžeminės raketos, strateginiai bombonešiai ir balistinių raketų povandeniniai laivai (SSBN).
Branduolinis povandeninis laivas turi didžiulį pranašumą, palyginti su tuo, ką jis pakeitė – dyzeliniais povandeniniais laivais. Dideliems kariniams dyzelinu varomiems povandeniniams laivams, kurie buvo statomi dar nuo Nepriklausomybės karo, degimui reikėjo oro, kad būtų gaminama elektra akumuliatoriams. Nardymo laikas buvo apribotas iki kelių dienų lėtu greičiu arba vos keliomis valandomis didžiausiu greičiu. Poreikis atnaujinti povandeninius laivus kelia didelę atakos riziką. Priešingai, branduoliniai povandeniniai laivai yra varomi savarankiškai, o jų nardymo laiką paprastai riboja tik turimas maistas ir įgulos sveikas protas. Šiuolaikinis branduolinis povandeninis laivas gali veikti visą savo 20 ar 40 metų eksploatavimo laiką be degalų papildymo.
Branduoliniai povandeniniai laivai paprastai yra labai brangūs, tokie pat brangūs kaip ir patys brangiausi ir sudėtingiausi aviaciniai bombonešiai. Virdžinijos klasės povandeninis laivas, serija, kuri šiuo metu statoma JAV kariniam jūrų laivynui, kainuoja apie 1.8 milijardo USD (JAV dolerių) už vienetą, iš dalies dėl masto ekonomijos trūkumo ir aukštų saugos bei patikimumo reikalavimų. Povandeninių laivų korpusas turi būti pagamintas labai tiksliai, kad povandeninis laivas galėtų išlaikyti didžiausią įmanomą korpuso slėgį giluminio nardymo metu. Šiuolaikinių branduolinių povandeninių laivų bandymo gylis (didžiausias leistinas gylis taikos meto operacijų metu) yra apie 1,600 pėdų (488 m), o slėgis yra maždaug 48 kartus didesnis nei paviršiuje.
Branduoliniai povandeniniai laivai, kuriuos eksploatuoja tik pasaulio branduolinės valstybės, paprastai skirstomi į dvi klases: atakos branduolinį povandeninį laivą ir balistinių raketų branduolinį povandeninį laivą. Atakos povandeniniai laivai, tokie kaip „Seawolf“, „Los Angeles“ ir „Virginia“ klasės, yra ginkluoti dešimtimis torpedų ir sparnuotųjų raketų, kurios gali smogti taikiniams už šimtų mylių. Balistinių raketų povandeniniai laivai, tokie kaip Ohajo klasė, gabena po 24 balistines raketas su branduoliniais galais Trident.