Пока наверху команда расправлялась с офицерами, кочегары и машинисты под руководством С.А. Денисенко и Е.К. Резниченко, выполняя план восстания, готовили корабль к походу. Машинные кондукторы не оказали восставшим никакого сопротивления. Специально выделенные матросы периодически информировали кочегаров и машинистов о ходе вооружённой борьбы на верхней палубе. Машинисты собирали разобранные накануне машины.
А тем временем старший инженер-механик подполковник Н.Я. Цветков пробрался в кочегарку. Он приказал хозяину трюмных отсеков К. Давиденко затопить пороховые погреба, так как по всему кораблю прошёл слух о готовящемся взрыве броненосца. С.А. Денисенко, появившийся в кочегарке вслед за Н.Я. Цветковым, сообщил кочегарам о ходе восстания, убедил их в ложности слуха о взрыве и велел разводить пары. Надёжные матросы встали на караульные посты у всех клапанов затопления.
В пылу борьбы потёмкинцы не обращали внимания на миноноску, стоявшую в десяти метрах по левому борту броненосца. Случайно с „Потёмкина“ заметили, что миноноска, до которой удалось доплыть некоторым офицерам, пытается сняться с якоря. По ней открыли стрельбу из винтовок. Несмотря на огонь, командир миноноски приказал выбрать якорный канат. Но канат захлестнулся на вьюшке. Командир попробовал оборвать его, дав задний ход, но безрезультатно. Для того чтобы не дать миноноске уйти, потёмкинцы сделали по ней три выстрела из 47-миллиметровой пушки. Один из снарядов пробил дымовую трубу. После этого с миноноски передали семафором: „Присоединяюсь к "Потёмкину"“.
По требованию потёмкинцев командир миноноски лейтенант П.М. Клодт фон Юргенсбург развернул её кормой к броненосцу, а затем на лодке отправился на „Потёмкин“. Восставшие предложили ему перейти на их сторону и исполнять обязанности старшего офицера. Но он отказался. Тогда с него сняли погоны и отвели под арест в кают-компанию „Потёмкина“.
После этого с броненосца на миноноску перешли два машиниста, два кочегара, рулевой и ещё около десяти вооружённых винтовками матросов. Караул арестовал офицеров и вернулся на броненосец. Но потёмкинские машинисты, кочегары и рулевой в дальнейшем почти постоянно находились на борту миноноски, заменив соответствующих специалистов. Вероятно, потёмкинцы не доверяли команде миноноски и поэтому держали на ней своих людей, которые не только стояли вахты и наблюдали за настроением команды, но также вели революционную агитацию».
После этого Матюшенко велел собрать «авторитетов», чтобы выслушать их предложения о дальнейших действиях. Некоторые предлагали тут же взорвать броненосец, другие — уходить в иностранный порт, третьи — идти с повинной в Севастополь. Затем слово взял сам Матюшенко и объявил, что броненосец пойдёт в Одессу, где его уже ждут восставшие рабочие. После этого на верхней палубе был собран митинг, где Матюшенко снова объявил о походе в Одессу, там же для руководства всеми делами была избрана корабельная комиссия, возглавил которую, разумеется, сам же Матюшенко.
Спустя пять часов после начала восстания «Потёмкин», бросив на произвол судьбы так и не законченные установкой щиты, снялся с якоря и взял курс на Одессу. На этом переходе мятежники выбрали из своей среды комиссию, которая должна была управлять всеми судовыми делами и корабельной кассой.
Из общего числа офицеров во время мятежа на корабле матросы убили семерых: командира броненосца капитана 1-го ранга Голикова, старшего офицера капитана 2-го ранга Гиляровского, лейтенантов Григорьева, Неупокоева, Тона, прапорщика Ливинцева и судового врача Смирнова.
Разумеется, идеализировать морской офицерский корпус России было бы совершенно неправильно. В отношении офицеров к матросам в определённой мере сказывалась и кастовость Морского корпуса, куда брали прежде всего сыновей офицеров и дворян. Как и в любом другом флоте (в том числе и советском), в российском императорском флоте тоже встречались различные люди. Попадались гордые и холодные аристократы, не видящие матросов в упор, были настоящие мужланы, которые если и не били матроса кулаком в лицо, то унижали его бранью и презрительными кличками, были вообще никчёмные и бездарные личности. Но ни те, ни другие, ни третьи не определяли офицерского корпуса в целом, так как основу его составляли преданные флоту и Отечеству люди, понимавшие матросов и видевшие в них прежде всего защитников Отечества и своих боевых товарищей. Таких настоящих флотских офицеров было подавляющее большинство. Много их было и на «Потёмкине». Отметим сразу, что личное отношение матросов к тем или иным офицерам на «Потёмкине» никакого отношения на развитие событий на броненосце не имело. Всё было предрешено заранее, и даже если бы на месте одних офицеров броненосца оказались другие, пусть даже самые демократичные и либеральные, это ничего бы не изменило.