El Ictineo II sustituyó a su hermano menor, con 17 metros de eslora, 3 metros de manga y 29 metros cúbicos de capacidad en el casco de presión en lugar de los 7 del primer modelo. Fue botado también en el puerto de Barcelona, el 2 de octubre de 1864.
Para construir este Ictineo II, Monturiol contó con la colaboración de Joan Monjo i Pons, un técnico en construcción naval y un profesional eficiente. Además de ser de mayor tamaño que el primero, tenia introducidas algunas innovaciones y perfeccionamientos, gracias a la experiencia acumulada con el anterior.
Poseía una estanqueidad total gracias a los dos cascos.
Aunque utilizaba también la energía humana para impulsar la nave, Monturiol se percató muy pronto que había de encontrar y aplicar otros sistemas. Como se puede apreciar, el Ictíneo II tenía unas dimensiones mayores, pensando en su utilización como buque industrial y de exploración-recogida de coral. En las primeras pruebas se presentaron problemas de estanquiedad, lo cual determinó que la profundidad máxima sería de 30 m. Lo más grave, sin embargo, era la lentitud de movimientos, tanto en superficie como, sobre todo, sumergido. La fuerza motriz también era humana: mientras que el primer Ictíneo era movido por hasta cinco personas, ahora se había pensado en 16, pero no se consiguió más velocidad. Esta importante limitación llevó a tomar una decisión muy difícil: sustituir el motor humano por un motor mecánico. Monturiol descartó el motor de gas y el de petróleo y se decidió por una máquina de vapor, probablemente porque era la más fiable mecánicamente y porque encontró un combustible -una mezcla de metales- que producía calor y no liberaba gases tóxicos, sino oxígeno. Todo indica que la investigación de laboratorio sobre combustibles y sobre respirabilidad de la cámara ictínea fue realizada con la colaboración de otro profesor de la Escuela
Con la colaboración de Josep Pascual i Deop, ingeniero industrial que llegaría a ser su yerno, instaló a bordo una caldera y una máquina motriz de 6 CV de potencia, accionada por el vapor que producía la caldera. Sin embargo, como esta solución era sólo válida para la navegación en superficie, pensó en una reacción química exotérmica que produjera el calor suficiente para vaporizar el agua de la caldera cuando el Ictineo II navegara por debajo del agua. Esta reacción se producía al mezclar clorato potásico (KClO3) y limaduras de zinc (Zn) en presencia de dióxido de manganeso (MnO2). Hay que decir que, en este caso, se utilizaba una máquina motriz más pequeña.
El problema de la respiración a bordo durante las inmersiones se resolvió definitivamente gracias a un ventilador que reciclaba el aire de la cámara interior y lo hacía pasar por un purificador donde el anhídrido carbónico (CO2) desprendido por los tripulantes era eliminado al entrar en contacto con el hidróxido de calcio (Ca(OH)2). Había además un generador de oxígeno que introducía en la masa de aire reciclada una cantidad de oxígeno igual a la que los tripulantes habían consumido.
El sistema de inmersión-emersión se perfeccionó y quedó definitivamente establecido: en primer lugar se llenaban de agua las vejigas de flotación pero posteriormente (se había suprimido la hélice horizontal) entraba en funcionamiento la vejiga natatoria, que constaba de un tanque de lastre que comunicaba con otros dos -llamados tanques de presión- mediante una bomba de tres cuerpos. Estos tanques de presión se habían llenado previamente de agua, gas o aire, en proporción 1:1 y a una presión doble de la que correspondía a la profundidad que se quería alcanzar. Así pues, con las vejigas de flotación llenas de agua, sólo se había de admitir más agua en el tanque de lastre para que el sumergible iniciara la inmersión. Para detener el movimiento de descenso o volver a la superficie bastaba con abrir las espitas de los tanques de presión para que los gases a presión expulsaran parte del agua que contenían. A continuación, la bomba impulsaba el agua del tanque de lastre hacia los tanques de presión restableciendo así las condiciones iniciales. La operación podía repetirse tantas veces como fuera necesario.
El segundo Ictíneo fue construido para navegar y trabajar (estaba dotado de una garra exterior retráctil, como la actual Denise de Cousteau y el OFRS) a -50 metros de profundidad, con un coeficiente de seguridad igual a 10... ¡tres veces superior al del batiscafo! Esto quiere decir que, llegado el caso, podía sumergirse tranquilamente a más de -100 metros, con su casco resistente de madera de olivo, cilíndrico y terminado por dos conos, dos semielipsoides o dos esferas y reforzado por un revestimiento de roble, de 6 cm de espesor, recubierto de chapa de cobre y que constituía el casco carenado propiamente dicho, que daba líneas hidrodinámicas al Ictíneo.
