Quelle que soit sa taille, un bateau est toujours constitué de plusieurs éléments de base. On trouve un flotteur (solide et fermé assurant l'étanchéité) constitué principalement de la coque et éventuellement d'un pont la recouvrant. Il dispose d'un système propulsif et souvent d'un système directionnel. Suivant l'utilisation du bateau, on trouve ensuite divers locaux, espaces, machines et équipements lui permettant d'assurer sa fonction.
Flotteur
Le flotteur doit avoir pour première caractéristique d'être plus léger que la masse d'eau correspondant à son volume, afin que la poussée d'Archimède lui permette de flotter. La coque peut prendre plusieurs formes, de simples rondins de bois assemblés pour faire un radeau aux coques composites des voiliers de compétition. Il peut y avoir une seule coque (monocoque), deux (catamaran), trois (trimaran) mais rarement plus, bien que certaines expériences soient tentées avec des pentamarans comme futurs navires de commerce. Les coques sont en général parallèles les unes aux autres, et reliées par des bras.
La coque est divisée en plusieurs éléments : l'étrave est la partie la plus à l'avant, le brion est la partie avant sous la flottaison ; la quille ou la ligne de quille le prolonge sur sa longueur ; l'arrière est formé d'un étambot et d'un tableau arrière. La coque comporte souvent des appendices servant à la propulsion (hélice), à la giration (gouvernail), à la stabilité (quilles de roulis), à l'hydrodynamisme (bulbe d'étrave) ou aux fonctions du navire (apparaux de pêche, dôme sonar). La flottaison sépare les œuvres vives en dessous et les œuvres mortes au-dessus.
La coque supporte enfin les différentes contraintes : contraintes hydrostatiques puisqu'elle doit supporter le poids du bateau, souvent inégalement réparti ; contraintes hydrodynamiques par le choc des vagues ; elle doit aussi prévenir le naufrage en cas de collision ou d'échouement. Elle est ainsi souvent doublée sur les plus gros navires cargos. La coque est construite en bois pour les navires anciens et certains bateaux de plaisances, en acier pour la majorité des navires de commerce, en aluminium pour les navires rapides, en plastique pour de nombreux bateaux de plaisance et en composite pour les voiliers rapides.
Système propulsif
Si le système propulsif peut être constitué d'une simple pagaie, on trouve aussi les plus gros moteur Diesel au monde sur les grands cargos. La propulsion tombe dans trois catégories : propulsion humaine, propulsion vélique et propulsion mécanique. La propulsion humaine comprend l'aviron (utilisé en compétition mais historiquement sur les galères à grande échelle), la pagaie, la godille et le pédalo. Actuellement ces systèmes sont réservés aux embarcations ou comme propulsion d'appoint sur les petits voiliers.
La propulsion vélique s'effectue au moyen de voiles dressées sur un ou des mât(s), supportées par des espars et contrôlées par des cordages. Historiquement le système le plus employé jusqu'au , il est maintenant réservé à la plaisance, aux régates et aux grands voiliers. Cependant, des systèmes expérimentaux sont testés afin de réaliser des économies de fuel sur les grands navires, tels que la turbovoile ou le cerf-volant de traction.
La propulsion mécanique comprend un moteur mécanique et un propulseur. Le moteur s'est d'abord développée avec la machine à vapeur, maintenant remplacée dans la plupart des utilisations par le moteur Diesel deux-temps ou quatre-temps, par un moteur hors-bord à essence sur les petites unités, par une turbine à gaz sur les navires rapides (NGV, frégates...), ou par une combinaison Diesel-électrique pour des applications avancées. Des applications avancées combinent deux systèmes, comme le CODAG pour Combined Diesel and Gas (moteur Diesel et turbine à gaz combinés, sur les navires de guerre). Enfin, l'énergie nucléaire est employée sur des navires de guerre et les brise-glaces.
Le propulseur le plus courant est l'hélice et ses diverses variantes : hélices jumelles, contra-rotatives, à pas variable, en tuyère... un petit bateau comprend souvent une seule hélice mais un porte-avions en utilise jusqu'à quatre, complétées par des propulseurs d'étrave ou de poupe. La puissance est transmise aux hélices par un arbre d'hélice relié éventuellement à une boîte de vitesses. Les hélices peuvent être montées sur des supports externes (Z-drive, pods) ou remplacées par un système similaire (propulseur Voith-Schneider, hydrojets). Il existe enfin des systèmes expérimentaux (propulsion magnétohydrodynamique, à réaction) dont l'utilisation est réservée aux applications militaires ou aux records de vitesse.
Système giratoire
Sur un bateau à propulsion humaine, un système pour contrôler la direction peut ne pas être nécessaire. Il le devient en cas de propulsion mécanique ou vélique. La forme la plus courante est un gouvernail constitué d'un ou plusieurs safran(s), plan mince à l'arrière de la coque déviant l'eau du côté désiré et faisant pivoter le bateau en conséquence. Le safran est lui-même relié par sa mèche à la barre, actionnée manuellement ou par un pilote automatique. Le gouvernail peut être remplacé par un système où le propulseur est orientable : moteur hors-bord, pods, Z-drive ou voile(s) dynamique(s) en cas de propulsion vélique.
exemple couramment rencontré de voile dynamique : une planche à voile.
En appoint, les propulseurs d'étrave permettent de faire éviter (tourner) le bateau à faible vitesse, par exemple dans les ports ou pour le positionnement dynamique d'un FPSO. Les voiles situées aux extrémités d'un voilier ont également un rôle plus directionnel que propulsif.
Cales, locaux et superstructures
Dès qu'il atteint une certaine taille (de l'ordre de de long), un bateau possède souvent un ou plusieurs ponts fermant la coque et divisant l'espace verticalement. Sur un voilier de plaisance, il servira à délimiter une cabine pour l'habitation ; sur un bateau plus grand (bateau de pêche ou de commerce), on trouvera une ou plusieurs cale abritant les marchandises, une salle des machines pour l'appareil propulsif, divers locaux permettant le travail, et des cabines pour l'équipage. Des réservoirs permettent de stocker le carburant, l'huile de moteur et l'eau douce. Enfin, des ballasts sont aménagés afin d'équilibrer le navire.
Au-dessus du pont principal, on trouve diverses superstructures dont la fonction peut être esthétique ou fonctionnelle. Elles sont en général très basses sur un voilier, entièrement à l'arrière sur un navire cargo, s'étendant sur toute la longueur pour un navire à passagers ou divisées en plusieurs éléments sur les grands voiliers.
Équipements
Si chaque type de bateau a ses équipements propres (se reporter à chaque article pour les détails), certains équipements sont communs à de nombreux types : Une ou plusieurs ancres à l'avant permettent le mouillage et l'immobilisation du bateau en eaux peu profondes. Elle est reliée à une chaîne passant à travers un écubier jusqu'au puits aux chaînes. Un mât permet de porter les antennes, feux de navigation, pavillons, radar, signaux de brume, etc. conformément à la législation. Sur un voilier, le ou les mâts portent également les voiles ; ils sont maintenus par des manœuvres dormantes, tandis que les voiles sont contrôlées par des manœuvres courantes. L'ensemble de la mâture forme le gréement. Divers apparaux tels que cabestans, guindeaux, treuils ou winchs servent à manœuvrer les cordages pour l'amarrage, les voiles ou les grues. Des grues ou des mâts de charge sont utilisés pour charger et décharger des marchandises à travers des ouvertures pratiquées dans le pont (écoutilles recouvertes de panneaux de cale ou dans la coque (portelones). Une coupée permet aux personnes d'accéder au bateau depuis la terre. L'accastillage comprend enfin les diverses pièces d'équipement nécessaires pour les manœuvres.
Finalement, à partir d'une certaine taille, tout bateau comprend une embarcation de sauvetage ou un radeau de sauvetage afin d'assurer la survie en cas de naufrage.
Fonctionnement Hydrostatique
La sustentation d'un bateau peut être assurée de différentes façons : pour un bateau « archimédien » ou « à déplacement », le poids de la coque est compensé par la poussée d'Archimède correspondant au poids du volume d'eau déplacé (d'où le terme de déplacement. C'est le cas de tous les gros navires et de la majorité des bateaux « classiques ». pour un bateau à coque « planante », de type hydroptère, la sustentation est hydrodynamique : le bateau flotte à l'arrêt mais la coque se soulève à pleine vitesse grâce à l'action de l'eau sur les surfaces portantes, réduisant d'autant la résistance de l'eau. pour les navires à effet de surface et les aéroglisseurs, la sustentation est assurée de façon aérostatique soit par un coussin d'air, soit par la création d'une poche d'air par effet de surface.
Le bateau est en équilibre d'une part lorsque les forces sont d'égale grandeur, donc quand l'immersion est suffisante pour que la poussée d'Archimède compense le poids ; d'autre part lorsque les moments sont équilibrés. Le bateau prend ainsi une position d'équilibre. Si les poids sont également répartis, le bateau flotte avec une inclinaison nulle, mais l'action des vagues, du vent et le déplacement des poids (déplacement de l'équipage, du lest, de la cargaison) entraîne une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal (gîte) ou transversal (assiette). Si la gîte est prévue sur les voiliers en raison de l'action du vent, elle est évitée autant que possible sur les bateaux à moteur : elle est source d'inconfort et de risques puisqu'une gîte excessive peut mener au chavirement.
La stabilité d'un bateau est donc étudiée d'une part de façon statique (répartition des poids) et dynamique (action des vagues et du vent). Les moyens pour compenser une gîte excessive sont le déplacement de l'équipage sur les petits voiliers, un lest fixe (placé en bas de la quille) ou orientable, ou des ballasts pouvant être remplis d'eau. L'assiette est compensée de la même façon.
Hydrodynamique
L'avancée d'un bateau est contrariée par la résistance de l'eau. Cette résistance peut être décomposée en plusieurs composants dont les principaux sont la friction de l'eau sur la coque et la création de vagues. Pour réduire la résistance et donc accroître la vitesse pour une puissance donnée, il faut donc réduire la surface immergée et utiliser des formes de coque produisant des vagues d'amplitude moindre. Pour cela, les bateaux rapides sont souvent plus fins, avec des appendices de taille plus réduite ; la friction de l'eau est aussi réduite par un entretien régulier de la coque sur laquelle se déposent des animaux et des algues, en l'enduisant d'un antifouling. La résistance de vague peut être réduite par l'ajout d'un bulbe d'étrave et par des formes régulières et fines.