En undervandsbåd, ofte benævnt u-båd, er et fartøj til sejlads på og under vandoverfladen. Undervandsbåde findes i mange typer, til militære, videnskabelige og andre formål. Den første undervandsbåd så dagens lys i 1600-tallet, men der gik mange år, før skibstypen så småt begyndte at få en praktisk anvendelse. De første undervandsbåde havde et militært formål, men først under 1. Verdenskrig fik de en reel betydning.

Under Den Kolde Krig udviklede både USA og Sovjetunionen atomdrevne undervandsbåde, og store undervandsbåde fik hurtigt en vigtig rolle som affyringsplatforme for interkontinentale missiler. Atomdrevne undervandsbåde var de første rigtige undervandsbåde, idet de kunne være neddykket og sejle neddykket i længere tid.

Undervandsbåde bruges som krigsskibe (missilubåde, rekognoscering, beskyttelse af flådeenheder, angreb på landmål, angreb på skibsfart, minelægning, angreb på andre ubåde, redning af flyvere m.m.), til havforskning, til udforskning af vrag og til turistture.

I de seneste år er undervandsbåde også blevet brugt til narkotikasmugling.