В годы Гражданской войны и военной интервенции 1918—20 Балтийский флот оборонял подступы к Петрограду с моря, отражал попытки английского флота прорваться в восточную часть финского залива для поддержки белогвардейцев, поддерживал на побережье части Красной Армии артиллерийским огнём, обеспечил быстрое подавление белогвардейского мятежа на фортах «Красная Горка» и «Серая Лошадь» (июнь 1919), являвшихся ключевыми пунктами в обороне Петрограда с моря. В связи с угрозой захвата кораблей Черноморского флота немецкими оккупантами, вторгшимися на Украину, линейный корабль «Свободная Россия» и 9 миноносцев по приказу В. И. Ленина были потоплены 18 июня 1918 у Новороссийска; часть кораблей ушла в Азовское море и составила ядро Азовской военной флотилии, а часть была захвачена интервентами. Из кораблей преимущественно Балтийского флота за годы Гражданской войны было создано свыше 30 морских, озёрных и речных флотилий. Наиболее крупные из них — Волжская, Каспийская, Днепровская, Северо-Двинская, Онежская и Азовская военные флотилии — совместно с войсками Красной Армии вели борьбу с речными и озёрными силами противника, нарушали его перевозки и переправы. В 1918—20 на морях, озёрах и реках было выставлено свыше 7600 мин, на которых подорвались и затонули 23 боевых корабля и вспомогательные судна противника. Более 75 тыс. моряков были направлены на сухопутные фронты. В ходе Гражданской войны зародились элементы советского военно-морского искусства .
В марте 1921 10-й съезд РКП (б) принял решение о возрождении и укреплении ВМФ. Личный состав кораблей стал комплектоваться преимущественно из фабрично-заводских рабочих. При Политическом управлении Красной Армии был создан Морской отдел для руководства партийно-политической работой на флоте. Началось восстановление кораблей. В 1922—23 в состав действующих кораблей Балтийского флота вошли линейный корабль «Петропавловск», крейсер «Аврора», учебное судно «Океан», отдельный дивизион, состоявший из 8 эскадренных миноносцев, отдельный дивизион из 9 подводных лодок, отряд траления из 20 тральщиков, Финско-Ладожский отряд пограничной охраны в составе 17 сторожевых судов и других кораблей. В состав Черноморского флота в 1923 были введены крейсер «Коминтерн» (бывший «Память Меркурия»), эскадренные миноносцы «Незаможник» и «Петровский», 2 подводные лодки и ряд других кораблей. Одновременно с восстановлением корабельного состава флота велась подготовка квалифицированных командных кадров. Училище командного состава флота в 1922 было реорганизовано в Военно-морское училище (ныне Высшее военно-морское училище им. М. В. Фрунзе). Летом 1922 механический, кораблестроительный и электротехнический отделы этого училища были преобразованы в Морское инженерное училище (ныне Высшее военно-морское инженерное училище им. Ф. Э. Дзержинского). В 1923 открыты Высшие курсы специалистов командного состава флота. Началась подготовка кадров высшей квалификации в Военно-морской академии.
К 1928 была отремонтирована значительная часть кораблей, произведена частичная модернизация линейных кораблей, восстановлены и модернизированы эскадренные миноносцы, восстановлены военно-морские базы. В годы довоенных пятилеток 1929—40 ВМФ получил сотни новых первоклассных кораблей. Окрепли Балтийский и Черноморский флоты. По решению ЦК ВКП (б) были созданы два новых флота — Тихоокеанский (1932) и Северный (1933). В 1938 Коммунистической партией принята программа строительства большого морского и океанского флота. В 1937 образован Народный комиссариат ВМФ. В Севастополе, Баку, Владивостоке созданы новые военно-морские училища. Были заново разработаны боевые уставы и наставления для ВМФ.
Накануне Великой Отечественной войны 1941—45 в состав ВМФ входило около 1000 боевых кораблей различных классов, в том числе 3 линейных корабля, 7 крейсеров, 59 лидеров и эскадренных миноносцев; 218 подводных лодок, 269 торпедных катеров, более 2 тыс. самолётов морской авиации. Значительно улучшилась система базирования ВМФ. С первых дней войны ВМФ надёжно защищал морские коммуникации, обеспечивал эвакуацию населения, промышленных предприятий и снабжение войск, блокированных противником с суши. Северный флот установил непосредственный контакт с ВМС союзников (Великобритания, США) и обеспечил внешнюю коммуникацию, связавшую северные порты СССР с их портами. Для обеспечения движения судов в Арктике и, в частности, по Северному морскому пути была создана Беломорская флотилия. Многие приморские плацдармы и военно-морские базы длительное время удерживались совместными усилиями сухопутных войск и флота. Северный флот (командующий А. Г. Головко) совместно с войсками 14-й армии вёл бои на дальних подступах к Кольскому заливу и Мурманску. В 1942 на него была возложена оборона полуостровов Средний и Рыбачий. Балтийский флот (командующий В. Ф. Трибуц) участвовал в обороне Лиепаи, Таллина, Моонзундских островов, полуострова Ханко, Ораниенбаумского плацдарма, островов Выборгского залива и Северного побережья Ладожского озера. Флот сыграл важную роль в героической обороне Ленинграда. Черноморский флот (командующий Ф. С. Октябрьский, с апреля 1943 Л. А. Владимирский, с марта 1944 Ф. С. Октябрьский) совместно с сухопутными войсками провёл операции по обороне Одессы, Севастополя, Новороссийска, участвовал в обороне Северного Кавказа. На многоводных реках и озёрах для создания оборонительных рубежей использовались речные и озёрные флотилии: Азовская, из которой выделялись отряды кораблей для действий на рр. Дон и Кубань; Дунайская, Пинская, Чудская, Ладожская, Онежская, Волжская, отряд кораблей на озере Ильмень. Ладожская флотилия сыграла большую роль в обеспечении коммуникации через Ладожское озеро («дорога жизни») в осаждённый Ленинград. В 1943 была воссоздана Днепровская, а в 1944 Дунайская речные военные флотилии. Первая (перебазированная в бассейне Одера) принимала участие в Берлинской операции. Дунайская флотилия вела бои в бассейне реки и участвовала в освобождении Белграда, Будапешта и Вены. В ходе войны ВМФ высадил более 110 десантов. Тихоокеанский флот (командующий И. С. Юмашев) и Краснознамённая Амурская флотилия (командующий Н. В. Антонов) в августе — сентябре 1945 участвовали в разгроме японской Квантунской армии, в освобождении Кореи, Маньчжурии, Южного Сахалина и Курильских островов.