Боевая практика Черноморского флота способствовала совершенствованию наступательной тактики применительно к возросшей артиллерийской мощи кораблей. В Черноморском флоте, благодаря деятельности адмиралов М.П. Лазарева, П.С. Нахимова, В.А. Корнилова, В.И. Истомина, развивались традиции, возникшие и утвердившиеся во времена командования эскадрой адмирала Ушакова. Синопское сражение 1853 показало превосходную боевую выучку, отвагу и героизм моряков Черноморского флота и тактическое новаторство Нахимова. Во время героической Севастопольской обороны 1854-55 русский флот показал пример использования всех сил и средств для активной обороны базы с суши и моря. В ходе войны Севастополь был разрушен, а корабельный состав флота уничтожен. По условиям Парижского мирного договора Россия лишилась права иметь на Черном море береговые укрепления и флот. В связи с применением новых средств борьбы деревянные парусные корабли, вытесняемые паровыми, потеряли свое значение. Первый в мире опыт массовой постановки русским флотом мин на Балтийском и Черном морях показал громадную роль этого нового оружия и потребовал выработки новых тактических приемов борьбы на море. На основе этого опыта в 1877-78 русским флотом впервые была осуществлена идея использования минно-артиллерийских позиций, получившая развитие во всех последующих войнах. После Крымской войны Россия приступила к созданию железно-броненосных паровых кораблей. С 1861 по 1870 в России строились броненосцы береговой обороны, мониторы, канонерские лодки, плавучие батареи и т.п. по проектам и под руководством русских инженеров и техников, в большинстве случаев на отечественных заводах. Корабли имели сильную артиллерию и мощную броню, но недостаточную мореходность, а также малую скорость хода и довольно ограниченную дальность плавания. В 1869 по проекту адмирала А.А. Попова был заложен первый мореходный броненосец "Петр Великий", вступивший в строй в 1877 и положивший начало классу эскадренных броненосцев (существовали до 1907). В 1870 в России были заложены первые корабли класса броненосных крейсеров "Генерал-адмирал" и "Герцог Эдинбургский". В 1871, после отмены ограничительных статей Парижского мирного договора, начал восстанавливаться Черноморский флот. В ходе Русско-турецкой войны 1877-78 все задачи на Черном море и Дунае решались вооруженными пароходами и минными катерами. Первым миноносцем был миноносец "Взрыв", спущенный на воду в 1878. Русские кораблестроители во 2-й пол. XIX в. создали подводные лодки и минные заградители. К концу века на вооружении флота появились нарезные орудия, заряжавшиеся с казенной части; вместо чугунных и железных орудий выпускались стальные орудия, а вместо железных броневых плит - хромоникелевые; были созданы поворотные станы, артиллерийские башни, приборы управления артиллерийским огнем; резко улучшилось качество боеприпасов; поступили на вооружение бронебойные, фугасные снаряды; появились более сильные взрывчатые вещества (пироксилин, мелинит, лидит). В развитии артиллерии и брони большое значение имело изобретение способа изготовления брони (B.C. Пятов), создание бронебойного наконечника (С.О. Макаров), приборов управления огнем (А.П. Давыдов), бездымного пороха (Д.И. Менделеев) и др. Наряду с развитием артиллерии совершенствовалось и минное оружие. Изобретение в 1875 Н.Н. Назаровым минного якоря позволило применять мину не только как оборонительное, но и как наступательное средство. В 1865 И.Ф. Александровский предложил новый вид оружия - торпеду.
К к. XIX в. полностью завершился переход к паровому броненосному флоту, что потребовало изменения системы комплектования личным составом и перестройки подготовки флота. Закон о всеобщей воинской повинности 1874 предусматривал сокращение срока службы на флоте до 10 лет (7 лет действительной службы и 3 года в запасе), наличие резерва подготовленного личного состава и т.п. Вместе с сокращением срока службы рост технического оснащения кораблей заставлял призывать во флот более квалифицированных людей из среды фабрично-заводских рабочих, что привело к усилению революционного движения во флоте.
В целях повышения технических знаний офицерского состава в Морском кадетском корпусе были расширены курсы технических дисциплин, а также открыты специальные морские училища: инженерное, артиллерийское, штурманское. Офицерские классы при Морском училище в 1862 были реорганизованы в Академический курс, а в 1877 - в Николаевскую морскую академию.
Главный морской штаб в 1867 был опять ликвидирован и вновь создан в 1885. В этот же период появились штабы соединений, состоявшие из флагманских специалистов (штурмана, артиллериста, минера, механика и др.). Основным соединением кораблей считалась эскадра. Дивизии и бригады были упразднены. Эскадра состояла из кораблей различных классов, сведенных в отряды. В 1899 впервые была введена должность командующего флотом и организован штаб флота. Переход от парусного флота к броненосному, появление новых видов оружия потребовали разработки новых теоретических основ ведения войны на море. Большие заслуги в этой области принадлежат адмиралам Г.И. Бутакову и С.О. Макарову.
С 1883 в России началось строительство всех классов кораблей броненосного флота для четырех разобщенных между собой театров (Балтийское и Черное моря, Северный Ледовитый и Тихий океаны). Судостроительная программа, разработанная в 1881 на 20 лет, предусматривала постройку 24 эскадренных броненосцев, 15 крейсеров и более 140 кораблей др. классов. В 1904, когда Япония начала войну против России, судостроительная программа и планы укрепления обороны Порт-Артура и Владивостока еще не были выполнены. Русская 1-я Тихоокеанская эскадра уступала объединенному японскому флоту. В период обороны Порт-Артура (1904) большая часть ее кораблей была уничтожена. Посланная ей на помощь 2-я Тихоокеанская эскадра опоздала и в бою с японским флотом 27-28 мая 1905 у острова Цусима также была почти полностью уничтожена.
Русские моряки во время Русско-японской войны 1904-05 внесли много ценного в разработку способов использования новых боевых сил и средств. Впервые были сравнительно широко применены миноносцы. Искусное использование минных заграждений во взаимодействии с береговой артиллерией создавало прочную оборону Порт-Артура с моря. Интересен опыт применения крупных кораблей (крейсеров) и вспомогательных крейсеров для нарушения морских сообщений противника. После войны Русский военно-морской флот пополнился новыми кораблями всех классов. По проекту русского кораблестроителя М.П. Налетова накануне 1-й мировой войны 1914-18 было начато строительство первого минного подводного заградителя. Русские конструкторы создали линейные корабли типа "Севастополь", 12-дюймовые орудия длиной в 52 калибра и 3-орудийные башни для установки этих орудий, наиболее совершенные образцы мин и тралов. Дальнейшее развитие получили вопросы ведения наступательного боя на море, на минно-артиллерийские позиции, охраны водного района базы и др. В 1906 был создан Морской генеральный штаб, которому были переданы оперативно-стратегические функции (разработка судостроительных программ, планов войны, оперативно-боевая подготовка флота). Административно-хозяйственные функции выполнял Главный морской штаб как аппарат морского министра.
