随着21世纪海洋开发的灿烂前景，海底城市和水上城市的相继建设，使海洋和人类的关系更加密不可分。而水下实验室的开辟，又为更深地研究和探测海洋提供了更加广阔的天地。
水下实验室的出现，为潜水员和科学家在水下进行较长时间的活动和工作，提供了海底活动基地。水下实验室在海洋开发、海洋工程、海洋考察以及海洋军事等活动中能发挥重要作用。如果说，潜水器在海洋开发方面把人类的手臂延长到大洋海底的话，那么，水下实验室则是直接把人类自身移向大海深处。
1962年，美国研制的海中人-1号和法国研造的大陆架-1号水下实验室，分别在地中海进行实验，人类的饱和潜水技术从理论研究进入了全新的现场试验阶段。各国相继研制出各种水下实验室，在不很长的时间里水下实验室增加到70多个。
水下实验室，用于海洋开发和海洋地质、化学、海洋环境污染等方面的考察研究，并取得了理想的成果。
1987年9月，美国海洋大气局研制出可移动式水族馆号水下实验室，并布放在圣克罗岛外的海域。水族馆号水下实验室造价550万美元，是目前用于海洋开发与研究的最为先进的水下实验室。实验室可供6名研究人员在海底工作7～30天，还能使研究人员在居住室外的海底环境中每天工作9小时。当供电和供气系统出现故障时，室内应急系统可继续工作72小时，从而让研究人员有充足的时间进行减压并浮出水面。在巴哈马群岛海域，科学家们在123米深处生活了两天，研究了人类居住在海底时神经及生理状态的反应。海底实验室2号在加利福尼亚附近入海，10名科学家在水深90米处生活了15天，其中一位宇航员在海底生活了30天。
德国在水下实验室的研究方面有其独到之处。1969年，由造船和核能利用公司研制的、赫尔果兰水下实验室，长9米，宽6米，高6米，乘员4人，自持力可达149天。这个水下实验室的特点，是完全采用水面浮标系统进行补给。这种补给不受气象和海况条件的影响。另外，这种水下实验室除具有常规减压设备外，它还可以在海底直接对潜水员减压，潜水员在返回地面后可以立刻离开实验室而不会发生危险。它还配备有救生室、救生筏等水下安全室和陆上减压室，在紧急情况下供潜水员安全迅速撤离作业现场。赫尔果兰号水下实验室的这些技术性能，在世界水下实验室中堪称是第一流的。
水下实验室，作为未来有很大发展前景的高技术，总的趋势是向作业深度大、自持力强和机动性好的方向发展。