しんかい6500
支援母船「よこすか」
しんかい6500の運用には、その支援母船として同時期に「よこすか」が建造され、しんかい6500はこれに積載されて調査海域まで運ばれる。「よこすか」はしんかい6500の整備施設のほか、収集したデータ・資料のための研究設備も備える。運用上しんかい6500の潜航時間は8時間と定められており、水深6,500mまで潜る場合は片道の潜航時間に約2.5時間必要であるため、水深6,500m地点での調査時間は約3時間となる。調査深度がこれより浅い場合は、調査時間を長く取ることができる。よこすか－しんかい6500間の通常の通信は音波によって行われるが映像は10秒に1コマしか送信できない。
船体構造
船体形状は、ほぼ円形断面であったしんかい2000に対し、しんかい6500は沈降方向に長い楕円形になっている。パイロット2名、研究者1名が乗り込む船体前部の耐圧殻（たいあつこく）は内径2m、床面1.2mで、従来の高張力鋼に代わりチタン合金で作られており、約68MPaの水圧にも耐えられるように73.5mmの厚みを持つ。耐圧性能を高めるために極力、真球に近い形状となっており、誤差は0.5mm以内に収められている。酸素など5日間は生命維持ができるようになっている。
耐圧球の前方（パイロット用）と側方左右の合計3箇所には、メタクリル樹脂（アクリル樹脂）製の覗き窓（7cm厚の2枚重ねで計13.8cm）が設置してある。潜行では水圧で最大約9mm凹む。実験では深度約4万メートル相当の水圧で割れているため、地球上の深海において水圧が原因で割れることはない。ハッチは直径50cmでOリング（パッキン）がはめられている。人はもちろん、研究機材などもこの直径より大きな物は積み込めないため小型の物や分離・組み立てができる物に限られる。
船内にはトイレはないため簡易トイレを持ち込む。食事は各々が弁当やサンドイッチなどを持ち込む。以前は万が一、事故などが起こり生還が絶望的になった場合の最期に飲む酒が持ち込まれていた。1年の終わりにその酒の封を開け無事を喜んでいたが現在では酒類の持ち込みは一切禁止となっている。しんかい2000にあったパイロット用の座席は採用されていない。
船体建造に先だって実物大模型を制作し、居住性、操作性、整備上の評価と検討が行われた。
推進力・電力
2012年にスクリューやモーターを追加する改造が行われ、操作性が大幅に向上した。推進力（スクリュー）は、船体後部に主推進スラスターを左右に各1台、船体中央の左右両側に垂直スラスターを各1台、船体前後に水平スラスターを各1台。垂直スラスターを埋め込み式にすることで下降・上昇時の抵抗減少・時間短縮に努めている。後部の推進スラスターは左右独立して推進力の調整が可能で、水平スラスターも併用して左右に旋回する。潜行する際は、そのまま沈むのでは垂直スラスターの推力およびバラストに依る比重しか利用できないため、潜行トリムを取った上で旋回（すなわち前進推力を利用）しながら潜行していくことで、目的深度までの到達時間短縮を図る。
浮力材は、ガラスマイクロバルーン（極小の中空ガラス球）を高強度エポキシ樹脂で固めたシンタクチックフォーム（水との比重は0.53）を船体全体に使用している。特に、しんかい6500で使用されているシンタクチックフォームは、直径88〜105μmと直径40〜44μmの2種のガラスマイクロバルーンを使用、より小さなバルーンで間を埋めることで比重を抑えたまま強度を向上している。浮上する際に排出するバラスト（重り）は、しんかい2000では鉄球のバラストだったが、しんかい6500では鉄板に変更されている。バラストには潜行番号が刻印されているため、いつ、どの潜水船が調査を行ったか分かる。
主蓄電池は当初、軽量で高容量の酸化銀亜鉛電池（酸化銀電池を参照）を1組2群（1群72セル）を潜水毎に入れ替えて使用していたが、2004年からはリチウムイオン電池となり、小型軽量化と整備性改善が図られている。
調査用装備
耐圧殻前方に投光器（メタルハライドライト）とハイビジョンカメラ2台（光出力可能）、デジタルカメラ1台を装備している。前下方に2本のマニピュレーターと調査機材や採集サンプルを入れるバスケット2個を備え、これによって調査・標本採集を行う。マニピュレーターは油圧・サーボ弁で動く7関節のマスタースレープ式で、片方で大気中での重さにして約80kgまで持つことが可能。サンプル採集用の吸い込みホースはマニピュレーターで挟んで操作する。操作は船内のジョイスティックで行う。バスケットは300kgまで入れられる。2013年6月の生中継の際には船尾に光ケーブルを収容したスプーラーを取り付けた。また、カラー画像をデジタル処理し音波を使って母船に送る音響画像伝送装置を備える。