vignette|Requin-baleine approché par un apnéiste en plongée libre, un des deux types de plongée loisir. vignette|La plongée bouteille est une autre forme de plongée loisir. Ici un plongeur en scaphandre autonome explore la Grande barrière de corail.
La plongée sous-marine, également appelée plongée subaquatique, est une activité consistant à rester sous l'eau, soit en apnée dans le cas de la plongée libre, soit en respirant à l'aide d'un narguilé ou encore en s'équipant d'une bouteille de plongée dans le cas de la plongée en scaphandre autonome. Cette dernière forme de plongée est de ce fait plus familièrement appelée « plongée bouteille ».
Le matériel spécifique commun aux différentes formes de plongée se compose généralement d'une combinaison isothermique, d'un masque, de palmes, et d'un lestage. Le plongeur bouteille sera également muni d'une bouteille de plongée qui contient le gaz respiré apporté via un détendeur. Il doit contrôler sa plongée à l'aide d'un manomètre et d'un ordinateur de plongée et respecter des tables de décompression incluant d'éventuels paliers de décompression. Les plongeurs en apnée n'effectuant pas de ventilation pulmonaire sous l'eau n'ont, de leur côté, pas besoin d'utiliser ces tables. Ces deux formes de plongée sont largement pratiquées au sein de la plongée loisir qui a pour but principal la détente, la pêche, la pratique sportive ou la découverte du monde subaquatique. Elle peut se pratiquer en piscine ou dans les mers, lacs, carrières, rivières, cénotes ou grottes marines. Dans de nombreux pays, la pêche sous-marine n'est autorisée qu'en apnée, par des plongeurs habituellement munis de foënes ou de fusils harpons.
Les compétitions de plongée sous-marine sont essentiellement l'apanage de l'apnée sportive. Parmi celles-ci, les plus prestigieuses et médiatisées sont le Vertical Blue ainsi que les championnats du monde d'apnée qui concernent l'apnée en poids constant en eau libre mais également l'apnée dynamique et l'apnée statique en piscine. La pêche sous-marine donne elle aussi lieu à des championnats et rassemblements populaires, de même que la plongée traditionnelle avec skandalopetra et l'apnée dynamique sous glace. Enfin la plongée sportive en piscine, discipline récente, se structure progressivement et gagne également des pratiquants.
Les plongées professionnelles sont principalement effectuées dans l'industrie, pour l'exploration ou l'exploitation de ce milieu ainsi que dans l'armée. Elles sont également pratiquée dans le secteur de la recherche, de la protection ou de la restauration des écosystèmes. C'est surtout parmi ces plongée professionnelles, qu'on trouve la plongée à l'aide d'un narguilé qui nécessite un équipement plus particulier et est beaucoup plus rare que la plongée en apnée ou la plongée bouteille.
Histoire vignette| Schéma de la cloche de plongée de Halley (gravure de Broux). right|thumb|Scaphandre de plongeur datant de 1858
La mer a toujours été une source précieuse pour l'Homme, de nourriture bien sûr mais aussi de matériaux et d'objets précieux comme les perles. La volonté d'y plonger plus profond et plus longtemps a donc sans doute toujours habité de nombreux peuples côtiers, à tel point que certains comme les Bajau d'Indonésie ont développé des adaptations physiologiques et génétiques accroissant leurs performances en apnée.. Bien qu'il soit difficile d'avoir des traces de cette activité, la plongée en apnée en poids constant est le mode de plongée naturel chez les mammifères, dont l'Homme, et est donc vraisemblablement pratiquée dès la Préhistoire, notamment pour la pêche et le ramassage de crustacés, mollusques et coquillages. La plongée en apnée en poids variable n'apparaît de manière vérifiable que durant l'Antiquité avec l'apparition de la skandalopetra.
Avant la naissance des techniques de plongée en scaphandre, du tourisme et du loisir, on peut noter l'existence de cette activité notamment dans les travaux de Mario Mationi en archéologie précolombienne, à la fin des années 1960, qui montrent que la plongée en apnée alimentaire était déjà pratiquée aux Antilles, bien avant la colonisation, environ. Au Japon, on retrouve les Amas, des pêcheuses de coquillages et en Corée, cette activité masculine est devenue féminine au avec les Haenyo. En Indonésie, les Suku Laut qui plongent en apnée de manière traditionnelle peuvent passer jusqu'à dix heures par jour dans la merVoir les références aux travaux d'Erika Schagata (Into the abyss (Helen Phillip), article du New Scientist, 31 mars 2001, ou Apnée : les limites des hommes-poissons, Olivier Voizeux, Science & vie junior, Dossier hors série 052 (04/2003), ). Enfin en Méditerranée, l'apnée était encore pratiquée jusqu'au milieu du à usage professionnel. Il s'agissait en effet de ramasser du corail rouge et des éponges, ainsi que quelques perles. Le corail servait au commerce avec notamment l'Asie qui lui donnait une valeur symbolique. On retrouve ainsi du corail rouge de Méditerranée au TibetJean-Georges Harmelin, L'or rouge : un objet de fascination, Futura-Sciences, ..
L'idée d'objets voire de machines permettant de prolonger les séjours sous l'eau est ancienne. On fait remonter au règne d'Alexandre le Grand la conception d'une imaginée par le philosophe Aristote, vers Des objets similaires ont été reproduits à la Renaissance () par des inventeurs comme Guglielmo de Lorena puis Franz Kessler.. La cloche de plongée est perfectionnée en 1690 par le physicien Edmond Halley, qui produit les premiers modèles à utilisation régulière. Cette invention permettra d'effectuer des travaux sous-marins jusqu'à près de de profondeur, avant d'être rendue obsolète par l'invention du scaphandre. Les premières esquisses d'un équipement mobile et autonome datent de la fin du , avec Konrad Kyeser qui imagine une , sorte de gros tonneau équipé d'un hublot et de bras, qu'il ne réalisera cependant jamais : il faudra attendre le pour que son idée soit reprise et testée par John Lethbridge, sur la base d'innovations de Denis Papin. Léonard de Vinci avait lui aussi réfléchi à des systèmes similaires, mais jamais rien expérimenté.
Le premier prototype de scaphandre est inventé en 1824 par Charles et John Deane : il s'agit d'un gros casque hermétique alimenté en air sous pression par un tuyau relié à un compresseur mécanique en surface.. Plusieurs systèmes similaires à casque dur et équipement mou (généralement en cuir, puis en caoutchouc) se sont succédé, mais avaient en commun d'être limités en profondeur et surtout en fiabilité.
Il faut attendre 1865 pour que Lodner D. Phillips invente le premier scaphandre intégral, sorte d'armure médiévale étanche : il ne réalisa probablement jamais son prototype, mais fut une source d'inspiration majeure pour les frères Carmagnolle, inventeurs du premier scaphandre étanche fonctionnel en 1882. Ce genre d'équipement commence à être produit et utilisé en grande quantité, même si le risque est encore grand. Joseph Peress invente en 1930 le Tritonia Diving Suit, modèle très populaire bien qu'encore extrêmement lourd et rigide ; dès les années 1930 les progrès de la chimie permettent à certains scaphandres de se dispenser d'un tuyau grâce à un système de recycleur d'air. Toutes ces inventions serviront de base pour l'élaboration, dans les années 1960, du scaphandre spatial. Des scaphandres plus performants verront ensuite le jour en 1969 ( de Mike Humphrey et Mike Borrow) puis en 1987 ( de Phil Nuytten), permettant de descendre à de profondeur en relative sécurité.
Mais c'est l'invention du scaphandre autonome qui va révolutionner l'histoire de l'exploration marine. Dès 1864, les scaphandres Rouquayrol-Denayrouze sont équipés de détendeurs alimentés par une réserve d'air comprimé : on peut donc déjà parler de , mais ils demeurent des équipements lourds et encombrants, destinés à marcher lentement au fond de l'eau plutôt qu'à nager (comme le scaphandre à recycleur allemand Draeger DM40).
Le principe de fonctionnement du scaphandre autonome est théorisé par Manuel Théodore Guillaumet en 1838Musée du Scaphandre, section consacrée au scaphandre autonome, sur espalion-12.com., mais ne sera mis en application que dans les années 1860 par Benoît Rouquayrol et Auguste Denayrouze (leur prototype est utilisé par Jules Verne dans son célèbre roman Vingt mille lieues sous les mers). La forme actuelle de l'équipement de plongée autonome est élaborée par Maurice Fernez puis Yves Le Prieur pendant l'entre-deux-guerres (le scaphandre autonome Fernez-Le Prieur est breveté en 1926), et perfectionné par Émile Gagnan et Jacques-Yves Cousteau en 1943 : l'invention capitale pour la plongée autonome (sans aucun tube relié à la surface), est le détendeur automatique, dit aussi « de débit à la demande ». C'est ce système qui demeure le plus utilisé au , avec toutes sortes de perfectionnements et d'équipements complémentaires.
Techniques vignette|Plongée sous-marine, au Club Nautique de Percé, Qc. Le plongeur (Ken Whittom) plonge avec un scaphandre autonome à circuit ouvert. D'une manière générale, il est possible de classer les différentes techniques de plongée sous-marine selon la technologie utilisée pour plonger. Cette classification est donc foncièrement orientée de façon plus ou moins chronologique, selon l'avènement des différentes technologies permettant aux hommes d'évoluer sous les eaux : Pour la plongée en apnée ou plongée libre, pratiquée notamment par les apnéistes de loisir, en compétition, par certains peuples autochtones, chasseurs sous-marins et par certains pratiquants de la randonnée subaquatique, selon la variation du poids du plongeur : Plongée en apnée en poids constant, mode de plongée naturel chez les mammifères, utilisé par l'homme lors d'une immersion involontaire ou volontaire notamment par les pêcheurs de fruits de mer, d'éponges, de perles, afin de chercher un objet ou en activité de loisir dans lequel le plongeur remonte avec le même poids qu'à la descente. Plongée en apnée en poids variable, apparue de manière certaine durant l'Antiquité avec l'utilisation de la skandalopetra, permet de plonger en apnée plus profondément et plus longtemps grâce à une descente avec un lest qui est remonté indépendamment du plongeur. Pour les plongées assistées d'un appareil respiratoire : Selon le type de scaphandre utilisé, on distingue la plongée en scaphandre à casque, la plongée en scaphandre rigide et enfin la plongée en scaphandre autonome. Selon le type de circuit respirable utilisé, on distingue la plongée avec narguilé (circuit ouvert), la plongée à l'air ou aux mélanges (circuit ouvert) et la plongée avec un recycleur (circuit fermé). Lors d'une plongée bouteille, les gaz en circuit ouvert sont expulsés à l'extérieur du circuit respirable à chaque expiration du plongeur (production de bulles). Les gaz en circuit fermé restent dans les équipements du plongeur et sont « recyclés » à chaque expiration. L'appareil élimine certaines composantes du gaz expiré, et en introduit d'autres, pour produire à nouveau du gaz respirable dans le même circuit d'alimentation (peu ou pas de production de bulles). Selon le gaz respiré, on distingue la plongée à l'air comprimé et la plongée « Tech » ou « Teck » au cours de laquelle le plongeur respire un mélange de gaz.
Syncope hypoxique