潜艇的优势在于潜伏水下，秘密行动。公然的警告并拦截商船使德国潜艇很轻易暴露目标，也因此会受到英国战舰，特殊是来自Q型船的攻击。
1915年2月4日，为了更有效的打击协约国的商船，并保护本国潜艇，德国公布在英国和爱尔兰周围水域执行无限制潜艇战政策，就是将这些区域划为战役地带，任何进入该区域船只都将被击毁，不予警告。
尽管德军承诺尽量避免击沉中立国船只，但由于担心Q型船的出没，德国潜艇的舰长们得到指示，保证潜艇安全才是第一要务。因此，误袭也就在所难免，德国人希望这样的威胁可以吓阻中立国的船只进入英国的水域。
英国对德国的无限制潜艇战大做宣传，谴责德国漠视文明国家的战役法。但中立国家却认为英国没收船上全部货物的做法也并没好到哪里去。德军的潜艇不断地击毁协约国商船，他们感觉自己手中把握了一种决定性的武器。
1915年5月1日，冠达海运公司的客轮卢西塔尼亚号挂着英国国旗离开纽约开往利物浦港六天后，在西南爱尔兰外的海疆，该船被德国U20潜艇发射的一枚鱼雷击沉。包括124名美国人在内的1198人丧身大海。美国曾经对英国扣留中立国船只货物的做法非常不满，但此时它立即和英国站在一起，对这场惨剧做出激烈的反应。但是，经过查实，卢西塔尼亚号上的确携带有弹药等违禁货物。所以，美国没有因此对德国宣战。
无限制潜艇战一直延续到1915年底，直接导致了 130万吨的货物损失，其中百分之六十五是英国的。
1915年8月，德国潜艇击沉了美国“阿拉伯”号商船。越来越多的美国公民的伤亡迫使美国政府采取强硬立场，美国总统伍德罗威尔逊严正抗议德国人的行为，声称假如德国不停止无限制潜艇战，美国将断绝与德的外交关系。因为担心美国参战，德国不得不在大西洋和北海停止了无限制潜艇战。德国潜艇转向了美国船只较少光顾的地中海地区。德国第一次无限制潜艇战告一段落。
1916年的战况给了包括德国在内的每一个交战国以更大的压力。英国对德国的封锁也日渐严密，德军在凡尔登耗尽法国元气的计划落了空，加上在索姆河与英军的惨烈会战，大大消耗了德国的军事实力。很多人怀疑德国是否经得起又一年的消耗战，到了1916年8月，德国政府和最高指挥部又开始重新审议无限制潜艇战的问题了。
德国海军参谋部认为，只要有足够的潜艇，就能够封锁英国的贸易，最终逼迫它求和。德国建造潜艇的速度大大加快了。但是德国最大的顾虑是美国可能因此对德宣战。假如美国参战，形势对德国将十分不利。但，德国人选择了冒险。
1917年2月1日，无限制潜艇战重新开始。德国开始潜艇战的两天之后，威尔逊总统正如他一年前警告的那样，断绝了与德国的外交关系。德国的大型远洋潜艇把基地设在德国北海的港口。短程的沿岸潜艇把基地设在比利时的港口。
1917年2月到3月间，德国潜艇击沉了至少500艘船只，东大西洋和北海的中立国船运量减少了百分之七十五。舰船被击沉的数量大增一方面是因为新制造的潜艇能携载原来两倍的鱼雷。另一方面是英国皇家海军进攻战术僵化，进攻的巡逻船只被派出肃清主要航道，而德国潜艇就潜伏在主航道边缘水域，等巡逻艇一过，就过来向它们的猎物发起进攻。
尽管潜艇里的条件非常恶劣，尤其是电池会释放难闻的气味，但德军艇员的士气还是随着每一次胜利而高涨。一些德国潜艇取得了令人瞠目结舌的战绩。等他们凯旋回到基地，就成了民族英雄。这在25年后第二次大西洋海战中还会被重演。
假如商船损失继承下去，英国不久就会闹饥荒。为了防止这种灾害发生，必须实行严格的食物配给制。甚至在欧洲大陆西线作战的部队也被提醒不要浪费粮食。德国潜艇的威胁加上持续损失惨重的地面战僵局使得英法两国在1917年年初的日子都很不好过。
1917年4月2日，德国没有丝毫停止潜艇战的迹象，威尔逊总统同时向美国参众两院发表演讲，认为美国不能继承袖手旁观了。两院都以绝对多数通过了总统的倡议。
1917年4月6日，美国正式对德宣战。美国海军可以帮助消除德国潜艇的威胁了。
消除潜艇威胁的主要方案就是将商船集中起来组成编队，进行武装护航。在以前的战役中护航行动被证实非常有效，在第一次世界大战中却一度被认为过于保守，难于组织。但这种方法的效果很快又被证实了。1917年7到8月间，800艘编队的商船只损失了5艘。
1918年3月到10月间，英美使用更先进、更有威力的水雷，共同布置了一个巨大的雷区。从苏格兰以北的奥克尼群岛一直延续到挪威的领海，一共布了7万多枚水雷，北部的雷区使得德国潜艇要进入大西洋更为困难。
1918年4月，为阻止德国潜艇利用比利时沿岸的泽布勒赫港发动进攻，英国的巡洋舰队袭击了那里，当时停放在港口的三艘德国封锁船被击沉。但是，德国的主力护航巡洋舰冯迪克第夫号侥幸地返回了基地。
英国的军舰常常对德国沿岸进行炮击。英军使用了浅水重炮舰，这种炮舰实际上是一个搭载大型火炮的平台，能直接与德国沿岸炮台上的火炮交火。
1918年初，英美海军基本解除了德国潜艇的威胁。这不仅对英国的存亡有着重大意义，而且使得美国部队能够跨越大西洋登陆法国作战，最终拯救了协约国的命运。
协约国对同盟国的封锁已经越来越紧密了。英国本土舰队和美国大西洋舰队合起来的强盛实力很快让德国的公海舰队放弃了与盟军在海上决战的念头。
1918年夏季，盟军赢得了海上战役的胜利。
中立国的变故
战役中，中立国的参战对战局有十分重大的影响。无限制潜艇战是美国参战最直接的原因。在战役中，保证中立国的利益是难办的。可以开出空头支票，向中立国许诺战后赔偿。也可以在事后赔偿一部分，余下部分战后赔偿。留出一个狭窄的通道，让中立国的船只经检查后才能通过。在当代战役中，无限制的局部战役是难免的，但精确战役的效果会更好。精确战役是防止中立国参战最好的办法。