Макаров заново организовал защиту внешнего рейда и подходов к нему, создав единую систему обороны из позиционных и маневренных средств. Усиление позиционных средств обороны внешнего рейда, произведенное Макаровым, выразилось в снабжении береговых батарей для стрельбы по морским целям специальными снарядами, которые до этого не употреблялись, в установке стационарных батарей среднего и малого калибров, предназначенных для борьбы с миноносцами противника, прорывавшимися на рейд, в затоплении по сторонам входного фарватера старых кораблей и установке на фарватере боновых заграждений, в усилении оборонительных минных заграждений.
Установленные позиционные средства усиливали дозорную и разведывательную службу на подступах к Порт-Артуру, которую несли минные катера, миноносцы и канонерские лодки.
Опыт создания простейшей организации охраны рейдов, накопленный в Русско-турецкой войне 1877–1878 гг., Макаров применил в более широких масштабах и в более сложной обстановке. В написанной Макаровым специальной инструкции проблема организации обороны внешнего рейда получила не только практическое, но и частично научно-теоретическое разрешение. В результате мер, принятых Макаровым, была создана непрерывная служба по охране внешнего рейда (ОХР), как одна из форм повседневной боевой деятельности флота, широкое развитие которой является одной из характерных черт машинного периода войны на море.
Все мероприятия, направленные на повышение боеспособности флота и создание необходимых условий для решения стоявших перед ним задач, адмиралу Макарову приходилось проводить в ходе боевых действий.
Японский флот во время внезапного нападения на Порт-Артурскую эскадру 8–9 февраля 1904 г. не решил задачу обеспечения своих морских сообщений и прикрытия флангов войск и поэтому продолжал искать пути решения этой задачи. С этой целью японский флот в течение февраля – мая 1904 г. предпринял две попытки ослабить русскую эскадру путем обстрела внутреннего бассейна Порт-Артура со стороны Лаотешаня (10 и 22 марта) и три попытки закупорить выход из Порт-Артура затоплением на фарватере пароходов (24 февраля, 27 марта и 3 мая).
В ответ на попытки противника ослабить эскадру артиллерийским огнем Макаров организовал перекидную стрельбу с кораблей, стоявших на внутреннем рейде, по японским кораблям у Лаотешаня, постановку мин заграждения в зоне маневрирования японских броненосцев и противодействие силами эскадры. Этим Макаров заставил противника отказаться от продолжения артиллерийских обстрелов.
В результате хорошо организованной Макаровым обороны внешнего рейда все попытки противника закупорить выход из Порт-Артура также провалились, причем японцы потеряли во время этих попыток 21 пароход.
Не добившись успеха в изоляции и ослаблении русской эскадры заграждением выхода и артиллерийскими обстрелами, японский флот приступил к ночным постановкам минных заграждений у Порт-Артура.
Для борьбы с минной опасностью Макаров начал организацию траления. В качестве тральщиков первое время использовались вспомогательные суда и минные катера, но траление велось эпизодически. Систематического траления как обязательной меры обеспечения боевой деятельности флота Макаров не организовал.
В целях обеспечения как обороны, так и особенно наступательных действий против главных сил японского флота Макаров с первых же дней занялся организацией разведки, которая затруднялась отсутствием в составе 1-й Тихоокеанской эскадры достаточного числа легких крейсеров. Разведку в основном приходилось вести миноносцами и главным образом ночью. Макаров лично планировал каждый выход кораблей для разведки.
О целеустремленности проводившейся русским флотом разведки на театре говорит тот факт, что Макаров держал под постоянным наблюдением район островов Эллиот, расположенных между Порт-Артуром и Биизыво. Он правильно предполагал, что для обеспечения высадки войск на Ляодунский полуостров и развертывания действий против Порт-Артура противник попытается организовать на этих островах временную базу.
Повышение боеспособности русской эскадры и активизация ее действий при Макарове создали серьезную угрозу японскому флоту и армии. Это было одной из причин того, что японцы не высадили свои войска на Ляодунский полуостров вплоть до гибели адмирала Макарова.