En 1952 se colocó la quilla del submarino en medio de una gran campaña publicitaria. Pero hasta la primavera de 1953 no se puso en marcha por primera vez el reactor Mark 1 en el centro de pruebas. Por fin, el 21 de enero de 1954 se botó el primer submarino nuclear, y a finales de 1955 el Nautilus se unió a la flota. Desde este día el submarino batió de inmediato todos los records de velocidad y permanencia sumergido. Con su primer núcleo de uranio navegó 62000 millas náuticas y casi todas en inmersión. Pronto se le consideró "el primer submarino verdadero". Aunque se trataba más bien de un prototipo, sus capacidades demostraron que los conceptos de la guerra submarina y antisubmarina iban a cambiar drásticamente.