Целый ряд открытий и изобретений в области фундаментальных наук позволили разработать технологии, обеспечившие настоящий рывок в изобретении дыхательных аппаратов.
Французы Б. Рукейроль и О. Денеруз (1865) изготовили полуавтономный дыхательный аппарат на сжатом воздухе и специальную маску к нему. Данная конструкция представляла собой нечто похожее на современное шланговое водолазное оборудование. В 1873 году русский изобретатель мичман А. Хотинский создал автономный водолазный аппарат, в котором использовался резервуар, заполнявшийся кислородом и сжатым воздухом. Он был успешно применен на ремонтных работах в Кронштадтском доке. В это же время русский инженер А. Лодыгин пытался изготовить первый в мире автономный дыхательный аппарат (1871), в котором предполагалось использование искусственной дыхательной смеси (кислород-водород). Данная разработка предусматривала наличие специального прибора, позволявшего извлекать компоненты смеси из воды путем электролиза, а также резервуар-поглотитель углекислого газа А. Лодыгин явно опередил свое время. Пройдут десятилетия, и элементы данной схемы жизнеобеспечения человека под водой будут введены во многие перспективные разработки водолазного снаряжения.
Вторая половина XIX века ознаменовалась многими конструкциями подводного снаряжения, претендующими на оригинальность. Например, поручик Мамота разработал автономное снаряжение, предназначенное для военного применения. С его помощью молено было дышать атмосферным воздухом через специальную трубку или пользоваться кислородным баллоном. В 1877 году автономное водолазное снаряжение на сжатом воздухе разработал отечественный изобретатель И. Александровский. Он попытался воплотить его в чисто диверсионном средстве подводной войны под названием «Подводный тарантас». Транспортируя за собой тележку, груженную баллонами со сжатым воздухом, и взрывчатку, водолазы могли находиться под водой почти 3 часа
Однако дальше создания опытного образца и успешного его испытания проект не пошел.
Чуть позже на Западе (1879) англичанином Г. Флюссом была предложена удачная конструкция первого автономного кислородного аппарата с замкнутым циклом дыхания. Он состоял из маски, изготовленной из прорезиненной ткани, медного баллона, наполненного кислородом до давления 30 атм и дыхательного мешка. Для поглощения углекислого газа автор использовал раствор каустической соды, которым пропитывалась пакля, находившаяся в регенеративном патроне. Данная модель автономного дыхательного аппарата была реализована в конкретных конструкциях и успешно испытана фирмой «Зибе, Горман и К». Сначала устройство вместе с камерой поглотителя углекислого газа одевалось на спину водолаза. Несколько позлее дыхательный мешок перенесли на грудь, а камеру с баллоном оставили на спине.
Дыхательный аппарат Флюсса оказал на Западе серьезную конкуренцию ставшему традиционным скафандру. Однако возможность передвигаться под водой, словно рыба, все еще оставалось мечтой человека, поэтому разработчики водолазного снаряжения пошли привычным путем Они конструктивно объединили аппарат Флюсса со скафандром Зибе, предназначенным для передвижения по дну.
Успешная эксплуатация дыхательного аппарата Флюсса в шахтах Сиэма (1880) и Киллингворта (1882), в туннеле под рекой Северн и положительные отзывы о нем специалистов подтолкнули управляющего фирмы «Зибе, Горман и К°» Роберта Г. Девиса обратиться к Флюссу с предложением о модернизации модели. Последний к тому времени сам рекомендует ряд существенных усовершенствований созданного им дыхательного аппарата, которые были введены в новую конструкцию и сильно ее изменили.
Первоначально при эксплуатации аппарата водолаз вынужден был вручную открывать клапан баллона с целью наполнения дыхательного мешка кислородом. Девис изобрел автоматический клапан. В случае его выхода из строя в конструкции был предусмотрен байпас. С его помощью водолаз мог самостоятельно обеспечить себе дыхание под водой из прибора. Затем Девис усовершенствовал поглотитель углекислого газа и ввел в устройство стальные баллоны, выдерживающие давление кислорода 150 атм, а также модернизировал некоторые другие узлы изделия. Данная модель автономного дыхательного аппарата была реализована фирмой «Зибе, Горман и К» в ряде конструкций, успешно испытана и постоянно модернизировалась. Сначала устройство вместе с камерой поглотителя углекислого газа одевалось на спину водолаза. Несколько позже дыхательный мешок перенесли на грудь, а камеру с баллоном оставили на спине. Собственно дыхательный мешок Флюсе и Зибе, а потом и Горман стали изготавливать с поперечной перегородкой. В нижней его части располагался поглотитель углекислого газа. В верхней части мешка появились клапаны вдоха и выдоха, соединяющиеся гофрированными шлангами с мундштучной коробкой, на которой размещался загубник. В состав снаряжения был введен носовой зажим. Последующие доработки аппарата носили несущественное значение для его характеристик, за исключением усовершенствования узла химического поглотителя.
Большой помощью в решении данной проблемы стало изобретение в 1904 году Ж. Жобертом оксилита — препарата перекиси натрия. Он обеспечивал не только поглощение углекислого газа из дыхательной смеси, но и выделение кислорода Недостатком химиката являлась его неспособность с началом активной фазы обеспечить немедленное выделение достаточного количества кислорода. Для этого необходимо было примерно две минуты. Поэтому водолаз оказался вынужден предварительно заполнять дыхательный мешок кислородом из отдельного баллона, чтобы в последующем иметь возможность немедленно приступить к работе. Используя химические свойства оксилита, в 1907 году капитан Холл и морской хирург Риид создали дыхательный аппарат, напоминающий внешне открытый скафандр Зибе.
В 1911 году Девис сконструировал и начал выпускать аппарат, подобный модели Холла-Риида. Он состоял из водонепроницаемого дыхательного мешка в виде спасательного пояса. В нем располагалась камера с оксилитом. Мешок соединялся гофрированным шлангом с мундштуком. На поверхности воды пояс играл вспомогательную роль спасательного устройства. В 1906 году аппарат Девиса поступил на западный рынок под названием «Прото» марка 1. Несколько позлее, когда он уже активно использовался в ВМС Великобритании и ряде других стран для вывода личною состава из поврежденных подводных лодок (1911), ему присвоили марку «ПСАД» (подводный спасательный аппарат Девиса). Данная модель дыхательного аппарата нашла широкое применение не только на военном флоте, но и в горно-спасательном деле. Его эффективно использовали во время пожаров. Девис приспособил аппарат для авиаторов и альпинистов. Во время Первой мировой (Великой, второй Отечественной) войны (1914—1918) сухопутные войска применяли «ПСАД» для защиты от газовых атак противника. Истории суждено было развиваться дальше так, что скоро нашлось и другое применение индивидуальным дыхательным аппаратам. События, разворачивавшиеся на театре Первой мировой, или Великой войны, как ее называли современники, в значительной степени подтолкнули военную мысль к использованию в боевых действиях на море боевых пловцов-диверсантов.
В 1918 году итальянцы Рафаэль Россети и Рафаэль Паолуччи изготовили первую человекоуправляемую торпеду. С ее помощью они потопили югославский линейный корабль «Вирибус Унитис» в гавани порта Пола (Адриатическое море).
Однако командование не всех флотов тогда отреагировало должным образом на данный факт. Например, французы в процессе военного конфликта провели испытания устройства для автономного питания тяжелых скафандров. Оно получило название «аппарат Бутан» и было предназначено для самостоятельного покидания водолазом подводной лодки с целью нападения на корабли и береговые объекты противника. Скоро о проекте забыли. Нужно было время, за которое автономное водолазное снаряжение достигло бы вполне конкретного уровня, когда целесообразность подводной, диверсионной войны станет реальностью.