由于094型核潜艇乃是中国新一代核吓阻武器，不仅在制造过程中严格保密，就连在制造地葫芦岛基地数公里外也已经划出了警戒区，严禁外人出入与靠近。不过藉由一些可得资料，094型核潜艇不仅大量地在使用了中国本身发展出的先进技术，据悉也有不少前苏联的专家参与了制造。
即使如此，不可否认地是，中国方面也承认094型核潜艇在研发上还是遇到了不少技术上的困难，特别是在核子反应炉、逃生系统以及潜射飞弹发射安全性等方面，因而造成研制时间拖长。094型核潜艇艇体采用双层壳体结构，水平舵安装于指挥塔围壳上，水下排水量约1万至1万2千吨，全长140公尺，体积较夏级潜艇大了许多。
其艇体设计可能是在中国新式093型核动力攻击潜艇（改良自俄罗斯「维克三型」(Victor III)，将取代汉级潜艇，北约称之为「清级」）的基础上发展而来。共军也曾经多次强调093型与094型是一个配套工程，许多先进研究项目可同时运用于两种核潜艇。
根据中国方面资料，093型与094型潜艇均使用新式高温气冷装置替换原来的压水式反应炉。由于减少了一个换热回路，反应炉体积虽然基本上不变，但热功率却能增加一倍多。高温气冷式核反应炉用在潜艇的概念早在1960年代就已经在前苏联提出，是一种用氦气作冷却剂的先进核反应炉，采用全陶瓷型球形燃料元件。
中国则是自1980年代中期才开始研制这种技术，并于1996年取得技术性突破，解决了困扰多年的反应炉内温控问题。1997年底中国第一台高温气冷式核反应炉原型研制成功，并在四川成功运转测试。此后中国数次提拨专款加快相关研制，首座高温气冷核反应炉在2000年成功安装至潜艇。
094型潜艇上的两座高温气冷核反应炉直接驱动一部低速大扭距直流发电机，并可向潜艇的金龙电池组充电。巨大动力（估计至少有2万匹马力）直接驱动一个七叶大弯角螺旋桨，预计可把最大潜航速度提高至35节以上。094型潜艇的金龙电池组达6万公斤以上，可以吸收反应炉/发电机系统的全部发电量。
如果电池组充满电能（每小时可发电54万千瓦），反应炉可以关闭，电池储存电力足以让潜艇全速潜航10小时以上。如果以经济航速潜航，更可以在水下静音潜航半个月左右。除此之外，094型潜艇的推进轴上还串列了一台经济航速电机。当单独推进时，潜航速度可达11节。
这种设计使得094型潜艇是世界上除了美国「海狼」 (Seawolf SSN)之外，另外一种使用核、电两种推进方式的核潜艇。在潜艇静音方面，094型核潜艇核反应炉与发电机安装在一个「减震浮筏」上，采用柔性减震连接外部所有管道。大大降低了动力系统的噪音（约可降低了将近 20分贝）。
艇体还使用人造鲨鱼皮技术，噪音大幅降低，让094型核潜艇整体水下噪声可以低于100分贝，这将使得他国军舰声纳在近程导弹射程外难以发现。某些国外资料也显示，中国在094型潜艇的生产过程中，采用了机器人生产线，并已由俄罗斯进口了F335自动管焊机，焊接工艺已经自动化。
此外，中国海军曾在1998年秋天向白俄罗斯明斯克的「卡莫顿」(Kamerton)设计局购置了数套可使用在核潜艇上的「涅米加」(Nemiga)声纳电传通讯系统，据信与093型与094核潜艇的建造有关。消息来源声称这套系统的有效通讯距离可达1千公里以上，数据传输速度是类比式通讯系统的8-10倍以上。
整个系统的重量仅有19公斤。多数的俄罗斯核潜艇也都已配备了这一声纳通讯系统。中国研制潜射飞弹的过程十分漫长。除了政治上的干扰（文革）外，技术上的问题也困难重重。中国国内对于配备在094型核潜艇的第二代潜射飞弹巨浪2型 (CSS-N-4, CSS-N-5)的研发过程十分保密，目前相关资料几乎都是由国外情资或媒体提供。
据了解，094型潜艇每艘最多可配载16枚3级式巨浪2型飞弹。巨浪2 型飞弹是在东风31型陆基导弹的基础上完成的。有关巨浪2型飞弹的资料众说纷纭。《美国科学家学会公报》(Bulletin of the Atomic Scientists)认为巨浪2型可携6个弹头。
一香港资料认为巨浪2型至少有3种类型：母型有8,600公里射程，可携带4-5个弹头。巨浪2A型有 12,500公里射程，可带7-8个弹头。巨浪2B型射程可达14,000公里，可携带10个弹头。不过可信资料显示该弹应该是携行3-4枚9万吨当量的多目标重返大气层(MIRV)弹头，或1枚25万至100万吨当量的弹头。
相较于巨浪1型，改良自陆基东风31型飞弹的巨浪2型性能明显提升许多，并常与美制三叉戟(Trident)1型C-4飞弹相比较。有资料显示巨浪2型使用电罗经、惯性和全球定位(GPS)三种导引方式，再由内建电脑进行整合，强大的定位、导引功能远超过巨浪1型。
美军主要的反制方式为空中和水面的反潜巡逻，但发现的机率可能仅有2％。配备巨浪2型的094型核潜艇只要能在库页岛周边海域活动，就可将三分之二的美国本土，涵盖在其射程之内。2000年12月15日，中国成功自东海与黄海海域成功向新疆靶场试射了巨浪2型飞弹，射程约有5,000公里。
不过2004年夏季的失败测试仍说明了巨浪2型仍有许多需要改进的地方。中国后来又在2005年12月16日成功进行了一次试射，射程近1万公里。据估计，巨浪2型飞弹可能会迟至2008或2010年才会完成初步部署。
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