नाभिकीय पनडुब्बी (nuclear submarine) वह पनडुब्बी है जिसको चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा उस पर लगे एक नाभिकीय रिएक्टर से मिलती है। परम्परागत पनडुब्बियों (जैसे डीजल-विद्युत चालित) की तुलना में नाभिकिय पनडुब्बियाँ कई मामलों में श्रेष्ठ होतीं हैं। उदाहरण के लिए, नाभिकिय पनडुब्बियों को कार्य करने के लिए वायु की आवश्यकता नहीं होती, अतः इन्हें हवा लेने के लिए बार-बार सतह पर आने की भी आवश्यकता नहीं होती।

अमेरिकी नौसेना की NR-1 विश्व की सबसे छोटी नाभिकीय पनडुब्बी है।

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