比如改进声呐更加适应复杂海况的浅海，增加了蛙人专门的舱室以及下一代蛙人投送器的使用。增加巡航导弹的发射舱（不排除可以发射发射无人机）能力，一开始设计就考虑到了无人潜艇的使用。弗吉尼亚级的艇身更加细长，但其水下最高航速（节）反而较前者有所不如（海狼级的水下最大航速是节）。这并非设计的缺陷，而是美海军本身不再追求这样高的水下航速。在武备上，比起海狼级（具发射管）来弗吉尼亚级的鱼雷配置的口径和数目也都倒退回了洛杉矶级的水平（具发射管）。但是在弗吉尼亚级身上，还布置了具可以装载战斧巡航导弹的垂直发射装置，从而使得它在对地攻击方面同样有着不俗的能力水下最高航速28节，最大潜深240米。
之所以会出现这样的变化，最根本的原因在于能够和美国在大洋一决胜负的对手——苏联，这时候已然不在了。不再专注于在水下搏杀的美国潜艇部队可以把更多的精力放在其它的任务上。除去为了迎合“由海到陆”战略而具备的强大陆攻能力之外，一些弗吉尼亚级还可以通过在艇身之外搭载特殊的载具而具备在近海区域投送部队执行秘密任务的能力，这使得它的应用范围变得更加广泛，堪称美海军的水下多面手。美国海军资料称，造价约22亿美元的“弗吉尼亚”级核潜艇是美军第一种专门为应付冷战后威胁研制的潜艇，具有强大的反潜、反舰、远程侦察、执行特种作战以及用新型“战斧”巡航导弹精确打击陆上目标的能力。与主要用于在深海大洋等待与敌方战舰决斗的“前辈”们相比，采用自动导航控制设备的“弗吉尼亚”级核潜艇的近海作战能力尤其突出。
“弗吉尼亚”级仍沿用圆柱形泪滴流线舰体，尺寸虽较类似洛杉矶级，但是由于沿用许多“海狼”级的研发成果，诸多外型特征如前方具有弯角造型的帆罩、舰首伸缩水平翼、两侧各三个宽孔径被动数组声纳(WAA)的听音数组、六片式尾翼以及尾端水喷射推进器等，都与海狼级一模一样，因此从外观看起来仿佛是“海狼”级的缩小版。
“弗吉尼亚”级的武器筹载量、航速以及潜航深度都不如“海狼”级，但是静音能力将维持“海狼”级的超高水平。该级艇拥有各项与“海狼”级相同的最新的静音科技，例如精心设计的轮机/管路设置、舰体外部的消音瓦、降低水流噪讯的舰体外型设计、主机的弹性减震基座以及喷水推进器等等；全舰各处总共设有600个噪音/震动侦测器(海狼级只有26个)，随时监控舰上各处的震动情况情况，发现异常便立刻处理，将整体噪音降到最低；此外，为了降低引爆感应水雷的机率，本级舰也将使用消磁科技。
由于设计较晚，“弗吉尼亚”级得以采用比“海狼”级更先进的科技与装备。本级舰拥有Chin高频主动声纳系统，包括两具分别位于舰首下方与帆罩上的高频主动声纳，可精确测绘海底与雷区，大幅加强了近岸操作与反水雷能力，这是以往美国潜艇所不具备的。“弗吉尼亚”级拥有先进的桅杆群，包括内含GPS的电子桅杆、可高速自卫星传送对地武器所需目标数据的高数据交换率桅杆、无线电收发桅杆以及可调整任务的AN/BVS-1光电搜索/攻击潜望镜组等。
