Diez vai ir kāds aparatūras gabals, kas būtu aukstā kara ikoniskāks par kodolzemūdeni. Gan ar kodolenerģiju, gan dažos gadījumos ar kodolraķetēm šīs zemūdenes ir riņķojušas ap pasaules okeānu kopš pirmās kodolzemūdenes USS Nautilus palaišanas 1954. gadā. Mūsdienās piecas valstis (ASV, Krievija, Francija) , Apvienotajā Karalistē un Ķīnā) ekspluatē simtiem kodolzemūdeņu visā pasaulē. Visām šīm valstīm raķešu palaišanas zemūdenes ir svarīga kodoltriādes daļa, kurā ietilpst sauszemes raķetes, stratēģiskie bumbvedēji un ballistisko raķešu zemūdenes (SSBN).
Kodolzemūdenei ir milzīgas priekšrocības salīdzinājumā ar to, ko tā aizstāja – ar dīzeļdegvielu darbināmām zemūdenēm. Lielām, militārām ar dīzeļdzinēju darbināmām zemūdenēm, kuras tika būvētas kopš Revolucionāra kara, sadegšanai bija nepieciešams gaiss, lai ražotu elektroenerģiju akumulatoriem. Niršanas laiks bija ierobežots līdz dažām dienām lēnā ātrumā vai tikai dažas stundas ar maksimālo ātrumu. Nepieciešamība atjaunot zemūdenes uz virsmas ir liels uzbrukuma risks. Turpretim ar kodolenerģiju darbināmas zemūdenes darbojas ar pašmotoru, un to niršanas laiku parasti ierobežo tikai pieejamā pārtikas piegāde un apkalpes veselais saprāts. Mūsdienu kodolzemūdene var darboties visu savu 20 vai 40 gadu mūžu bez degvielas uzpildes.
Kodolzemūdenes mēdz būt ārkārtīgi dārgas, tikpat dārgas kā visdārgākie un sarežģītākie gaisa bumbvedēji. Virdžīnijas klases zemūdene, sērija, kas pašlaik tiek būvēta Amerikas Savienoto Valstu Jūras spēku vajadzībām, maksā aptuveni 1.8 miljardus USD (ASV dolāru) par vienību, daļēji tāpēc, ka trūkst apjomradītu ietaupījumu un augstās prasības attiecībā uz drošību un uzticamību. Zemūdenes korpusam jābūt ļoti precīzi izstrādātam, lai zemūdene varētu izturēt pēc iespējas lielāku spiedienu uz korpusu dziļās niršanas laikā. Mūsdienu kodolzemūdenēm testa dziļums (maksimālais pieļaujamais dziļums miera laika operāciju laikā) ir aptuveni 1,600 pēdas (488 m), un šajā brīdī spiediens ir aptuveni 48 reizes lielāks nekā virspusē.
Kodolzemūdenes, ko ekspluatē tikai pasaules kodolvalstis, parasti iedala divās klasēs: uzbrukuma kodolzemūdene un ballistisko raķešu kodolzemūdene. Uzbrukuma zemūdenes, piemēram, Seawolf, Los Angeles un Virginia klases, ir bruņotas ar desmitiem torpēdu un spārnotās raķetes, kas var trāpīt mērķiem simtiem jūdžu attālumā. Ballistisko raķešu zemūdenes, piemēram, Ohaio klase, katra pārvadā 24 Trident ballistisko raķetes ar kodolu.