潜水，要解决的主要问题是呼吸。自由潜水，只要呼吸压缩后的普通空气就行。但是随着潜水深度的增大，压力随之增大，空气中的氮气会渗透到人体的中枢神经系统细胞里，引起“氮麻醉”。因此，时间较长或者深度较大的潜水，就要有专门的装备。这种装备叫水肺，它可以保证潜水员的呼吸。这种潜水方法叫水肺潜水，气瓶里装的是惰性气体氦和氧的混合气体，这是因为氦气的麻醉效应远低于氮气。
然而，潜水不光是呼吸的问题，人类潜水时面临的另一个威胁是减压病。因为海水深度每增加10米，就会增加一个大气压。随着压力的增加，人体血液溶解空气的能力随之增加。如果潜水员从水下深处回到海面减压太快，溶解在血液和身体组织里的气体就会形成气泡，阻碍血液流动，严重的甚至可以致命。因此，早期潜水员在完成潜水任务后，必须在减压舱里逐步减压，再回到海面上来。减压的时间往往比水下工作的时间还要多一倍。
解决的办法是1957年发明的“饱和潜水”技术。潜水员先在舱内加压，使得体内的气体完全饱和，然后就可以在深水的高气压下工作几天，甚至几十天，等任务完成后再一次性减压出水。这是因为如果在高压下逗留到一定的时间，人体血液和组织里所渗入的气体就会达到饱和，以后只要压力不变，即便延长逗留的时间，血液和组织里的气体含量也不会改变。
现在无论是海底救生、施工、勘探，或者进行科学考察，凡是潜水员直接暴露在水深超过100米的`高压环境的水下作业，都必须采用这种饱和潜水技术。法国潜水员在地中海饱和潜水的实际作业深度达到534米，而实验深度达到701米，是当今世界最高纪录。中国12名潜水员创下了在南海上百米的深水中生活390小时、工作126小时，完成海底油管更换的纪录；作为实验，中国饱和潜水技术也已经突破了490米的深度。
潜水员还有一个保护身体和体温的重要装备—潜水服。早在500年前，达·芬奇就曾设计过皮质的潜水服。现在最先进的潜水服，又叫大气压潜水服。它其实不是衣服，而是一个小型的单人潜水器。它用金属或塑料制成盔甲的形状，肢体关节可以活动，还带有推进装置。由于潜水服里面保持一个大气压的压强，潜水员就没有了“加压”、“减压”的问题。目前最好的大气压潜水服，能够在水深超过700米的深水工作。潜水服也是科学家深海考察的武器，有“深海女王”之称的美国海洋学家西尔维·厄尔，就曾经身穿大气压潜水服，在夏威夷380米深的海底行走、观察两个半小时，创造了女子深潜的纪录。