Подрядчику удалось преодолеть затруднения, связанные с изготовлением отдельных сортов железа на отечественных заводах. Для того чтобы обойтись без заграничных заказов, некоторые детали набора пришлось делать составными.
В связи со смертью С.Г. Кудрявцева в августе 1865 г. подряд был передан английской фирме "Митчел и К°", а для оценки работ создана специальная комиссия. 7 декабря 1865 г. директор Кораблестроительного департамента контр-адмирал Н.В. Воеводский разрешил передать контракт К. Митчелу, а непосредственным руководителем работ стал его поверенный в России инженер Ч. Сван.
К тому времени готовность лодок по корпусу составляла около 33 %. Уже стояли на местах изготовленные Ижорским заводом ахтерштевни, большая часть бимсов верхней и нижней палуб, большая часть шпангоутов, часть наружной обшивки.
Наблюдающего за постройкой Л.А. Свистовского еще в июне 1865 г. назначили на достройку фрегата "Петропавловск". и его заменил Н.А. Самойлов: в ноябре его утвердили наблюдающим на "Чародейку'', а на "Русалку" назначили корабельного инженера штабс-капитана К.Г. Михайлова. Обязанности их помощников выполняли подпоручик А.Ф. Розинский, прапорщики Н.Н. Александров и Н.К. Глазырин.
25 мая 1866 г, состоялась официальная закладка кораблей. Работы велись достаточно энергично, но Ижорский завод запоздал с изготовлением форштевней, доставленных лишь к осени. Решение Кораблестроительного департамента от 6 мая об установке брони на стапеле (осадка лодок позволяла провести их в Кронштадт с броней) не ускорило готовность. Ижорский и Боткинский заводы не успели поставить броню к сентябрю 1866 г. Остались также нерешенными вопросы о конструкции башен и боевых рубок. Контракт на изготовление главных механизмов, заключенный 2 мая 1866 г. заводом Берда, предусматривал их окончательную установку только к I мая 1868 г.
Обсуждение и согласование вопросов внутреннего расположения судовых помещений, конструкций боевых рубок, типов и количества шлюпок затянулось; немало предложений внесли сами командиры строящихся лодок и начальники броненосной эскадры контр-адмиралы И.Ф. Лихачев и Г.И. Бутаков. Выявились недостатки и сугубо организационного характера.
Корпуса "Русалки" и "Чародейки" строились по клетчатой системе с двойным дном. Корабли имели длину по грузовой ватерлинии 62,8, наибольшую ширину 12,8 м, нормальное водоизмещение при средней осадке 3,36 м 1881,7 т.
Киль набирался из листов размером 610 х 14 мм, шпангоуты — из "углового железа" 102 х 76 х 10 мм (шпангоуты 203 х 76 х 13 мм, шпация 0,61 м). Стрингеры из листов 76,2 х 13 мм и вдоль всего корпуса соединялись угольниками с наружной обшивкой (толщина 10–19 мм) и шпангоутами. 5-10-мм водонепроницаемые переборки делили корабль на 25 отсеков.
Железный палубный настил (толщина в средней части 25, в оконечностях 6-13 мм) покрывался сверху 89-мм сосновыми и дубовыми (в районе башен) досками. Нижняя палуба также имела деревянный 89-мм настил; обшивались изнутри деревом борта, трюмы, крюйт-камеры и бомбовые погреба. Люки на верхней палубе с комингсами высотой 457 мм снабжались 25-мм боевыми железными и штормовыми деревянными крышками. Форштевень оканчивался тараном (углубление 2, выступ 1,4 м). Бортовая броня набиралась из двух рядов плит суммарной высотой в середине 2.3 с погружением в воду 1,7 м и толщиной 114 мм (95 в носу и 83 в корме).
Каждая из 58 плит устанавливалась на тиковую подкладку (305–457 мм). Башни системы Кольза (наружный диаметр 7,9, внутренний 6,7 м) бронировались 140-, а рубка — 114-мм железными плитами на тиковой подкладке. Жилые помещения каждого корабля рассчитывались на 12–13 офицеров, 160–178 унтер-офицеров и матросов.
Постройка кораблей затянулась, и лишь 31 августа 1867 г. их спустили на воду (стапельный период около 28 месяцев). Среднее углубление составило около 2,1 м (спусковая масса около 1100 т). В период стапельных работ установили поперечные и продольные переборки, бортовую броню, дейдвудные трубы, гребные валы и винты, положили палубный настил. Монтаж машин и котлов, башен с орудиями и боевых рубок, установка рангоута и такелажа, отделка внутренних помещений и другие работы заняли еще более полутора лет— только к весне 1869 г. "Русалку" и "Чародейку" удалось подготовить к плаванию.
Двухлетнее опоздание по сравнению с контрактом не по своей вине позволило подрядчику соблюсти свои интересы — казна выплатила фирме фактические издержки в сумме 77165 руб.
Для защиты от заливания верхней палубы, располагавшейся всего на 0,6 м от ватерлинии, проектом предусматривалось (по аналогии со "Смерчем") устройство откидного фальшборта по всему периметру палубы. Однако эффективность такой меры и дальнейшем не подтвердилась, фальшборт в 1867 г. сняли, а для удобства управления между башнями установили мостик шириной 3,6 м с узкими поперечными площадками для "походных фонарей" и "бросания лота". По краям мостика размещались коечные сетки и шлюпки: десятивесельный катер, шестивесельный вельбот, четырех- и двухвесельные ялы. Комингсы люков между башнями довели до уровня мостика, фальшборт заменили леерным ограждением, "Чародейку", кроме гребных шлюпок, в 1871 г. снабдили паровым катером (длина 9,94. ширина 3,28 м, нарицательная мощность машины 5 л.с.) постройки завода Крейтона.
Механическая установка каждой лодки состояла из двух горизонтальных паровых машин (диаметр цилиндров 965. ход поршня 457 мм) с клапанами отсечки пара и холодильниками. Дымоходы двух огнетрубных котлов с четырьмя топками каждый (рабочее давление пара 1,6 атм) имели одну трубу диаметром 1,7 м. Каждая машина работала на четырехлопастной винт (диаметр 2,6 м). Контрактом предусматривалось, что при нарицательной мощности каждой машины 200 л.с. они должны на испытаниях развить суммарно не менее 900 и.л.с. Помпы и вентиляторы работали от вспомогательной машины. Угольные ямы вмещали 150 т угля.
В 1869 г. на "Русалке" установили вспомогательный паровой котел. На испытаниях в 1869 г. "Чародейка" развила скорость 8.5 уз при индикаторной мощности машин 786 и.л.с., "Русалка" — 9 уз при 705 л.с.
Проектом предусматривалось вооружить каждую из лодок четырьмя 300 фунтовыми 229-мм стальными нарезными орудиями — по два в башне. Однако их производство своевременно не наладили, поэтому летом 1867 г. оба корабля решили вооружить четырьмя 381-мм чугунными гладкоствольными пушками производства Олонецкого завода. В соответствии с этим амбразуры башен расширили до 760 мм (высота 990 мм). Фактически же в кампанию 1869 г. каждую лодку вооружили двумя 229-мм стальными нарезными орудиями образца 1867 г., располагавшимися в носовой башне, и двумя 381-мм- в кормовой. К 1871 г. на "Русалке", а несколько позднее и на "Чародейке", гладкоствольные орудия заменили нарезными.
Боезапас хранился в двух крюйт-камерах и двух бомбовых погребах — по 75 снарядов и зарядов на каждый ствол. При максимальном угле возвышения орудий 7° дальность стрельбы достигала 1 5 кабельтовых.
В 70-х годах лодки снабдили противоминной артиллерией, количество и система которой многократно менялись: на крышах башен устанавливались 87-мм, на мостике и верхней палубе — скорострельные 42-мм пушки Энгстрема, 37-мм пятиствольные Готчкисса, 25-мм Пальмкранца.
Три железные мачты несли парусное вооружение, аналогичное лодке "Смерч". Два якоря имели массу по 1,52 т, один -1,36. Постройка каждой лодки обошлась казне в 762000 рублей; нормальное водоизмещение достигло примерно 2100 т при средней осадке 3,7 м.
В 1869 г. оба корабля вошли в состав броненосной эскадры Балтийского моря. В июне "Русалка" наскочила на подводные камни в Финском заливе и получила повреждения обшивки носовой части корпуса на протяжении 8,5 м (11-25-й шпангоуты) и 2.7 м ниже ватерлинии. Вода затопила междудонное пространство и начала поступать в отсеки выше второго дна. Для временной заделки пробоины лодку пришлось посадить на мель. Эта сама по себе незначительная авария выявила "пробел" в обеспечении непотопляемости, побудив служившего тогда на "Русалке" мичмана С.О. Макарова заняться столь важной проблемой. Как известно, результатом работы будущего прославленного адмирала явился ряд предложений по совершенствованию водоотливной системы, управлению креном и дифферентом, снабжению кораблей пластырями и т. д.