水下发射弹道导弹的潜艇一般在水下３０米深度以２节左右的速度航行，导弹置于发射筒内垂直装于潜艇中部。此时发射筒盖承受约３个大气压的水压，用高压气进行筒内增压，便可开启筒盖。为防止海水涌入待发的导弹发射筒，在筒口安装一层水密隔膜。

发射时，点燃燃气发生器，高温高压气体从发射筒底部喷入筒内，推动导弹穿透水密隔膜，在第１级火箭的助推下冲出水面并飞行二三十千米后，第２级火箭进行接力助推，按预定弹道飞行后再入大气层对目标实施攻击。

最初的水下导弹发射，采用导弹飞离水面１５－２５米高度时１级火箭开始点火的方式。后来败改为导弹发射离艇后，在水下一个安全的距离上点火，保证导弹在出水时有一个巨大的垂直向上运动的推力，以消除导弹出水时水面风浪的影响。重达几十吨的导弹发射离艇后，必须立即向发射筒内灌注海水，弥补部分弹重。同时潜艇均衡水柜也抽水以保持潜艇的稳定性。发射产生的后坐力会使潜艇略微下沉，但不会对潜艇造成危险。

水下垂直发射方式对潜艇的要求很高，技术也比较复杂，所以一般仍采用鱼雷发射管地行。发射导弹置于一个特制的鱼雷形容器中，容器尾部装一台固体火箭发劝机和一个燃气发生器。发射时，潜艇像发射鱼雷一样把容器推出艇外，固体火箭发动机点火推动容器潜航，潜航１５０－２００米后容器以４５度角跃出水面并升至２０米高度，尾部燃气发生器所产生的燃气将导弹以１２度－１５度倾角射出，容器脱落，导弹自身的助推器点火，将其推向３２米高度，随后，弹上主动机点火，导弹降到１５米左右的高度飞行，直到击中目标。