水面船舰和水下航行器的桨叶设计一直遵循标准推进机构，螺旋桨必须被设计成低噪音低振动达到最佳的推进器效率。无论桨叶如何让去设计和修改，都不会改变标定和分析螺旋桨性能的方法。
基本上桨叶的设计有以下两种方法：
首先，基于对一系列螺旋桨的敞水测试结果，所被测试的不同螺旋桨一般区别在叶片数量，叶片面积，螺距比等。根据一系列螺旋桨的测试结果和预期要求，可以选择参数得到合适的设计，根据环流理论及理论数据进行设计，计算繁复，一般用相关模拟设计软件分析。
第二种是传统的方法，图谱设计法。确定一系列参数比如外径，截面形状等，然后找到扭矩，推力和效率。这种方法被用于设计那些需要除了常规设计的螺旋桨以外的其他特性的螺旋桨，比如在不平整的船体中工作的螺旋桨，或者是容易产生空泡的螺旋桨。图谱设计法计算方便且易于掌握，但受到系列组型式的限制。
一般的桨叶设计软件都会遵循一个最佳桨叶设计原则，只需要明确部分数据：
- 叶片的数量B
- 流体的轴向速度v(飞行速度或船速)
- 螺旋桨的直径D
- 在半径范围翼型升力和阻力系数Cl和Cd的分配
- 所期望的推力T或可用轴功率P
- 介质的密度ρ
这些参数决定了叶片的几何形状。局部弦长c主要取决于升力系数Cl，如果想要更宽的叶片，需要选择一个较小的迎角，反之亦然。
叶片数量
叶片的数量对效率的影响很小。通常带有更多桨叶的螺旋桨会表现得稍微好一点，因为它的功率和推力更均匀地分布在尾流中。但对于一个给定的功率或推力，更多的叶片也意味着更窄的叶片和减少的弦长，所以在这里必须考虑实际的极限。弦的长度可以增加，同时减小直径以保持功率消耗不变，但在效率方面，直径的减少通常不是一个好选择。一般来说，最佳的效率随着叶片数量的增加而增加。
速度
输入流体的速度和旋转速度rpm决定了螺旋桨的螺距分布。转速的选择在螺旋桨设计中起着非常重要的作用。所选的转速必须与轴、船体和其他推进机械的共振频率不同。通常情况下，低RPM设计会使推进效率提高10%到15%。
直径
螺旋桨直径对性能有很大影响。通常一个较大的螺旋桨会有更高的效率，因为能捕捉到更多流体，并将能量分配给更大的流体体积。大直径的螺旋桨可以提高推进效率。轴的速度和螺旋桨的直径是密切相关的。在给定直径下，低的轴转速从效率角度看是非常有益的。然而，它会导致高轴扭矩。因此，在设计螺旋桨时必须找到平衡，以保证其性能。
叶片轮廓
叶片轮廓在推进效率上起着非常重要的作用。使用不同叶片区域的螺旋桨进行的研究和实验表明，叶片面积减小，效率提高。这是因为摩擦阻力随叶片面积增大而增大。螺旋桨的尖端必须保持较窄，以确保通过叶片的有效水流。
流体密度
液体的密度对螺旋桨的效率没有影响，但对其大小和形状有很大的影响。当力和功率与流体密度成正比时，水螺旋桨的尺寸要比在空气中工作的螺旋桨小得多。此外，当流场的局部压力低于蒸汽压力时，水面下的升力会产生空化现象。因此，在水柱中使用高扬程系数是不可能的，通常它们必须保持在Cl = 0.5以下。螺旋桨和电机的组合会根据流体密度产生不同的最佳效率点，所以飞机的螺旋桨在不同飞行高度的效率不同。
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