Русский военно-морской флот в войнах 2-й пол. XVIII и н. XIX в. по количеству боевых кораблей вышел на третье место в мире после Англии и Франции и превратился в важнейший фактор внешней политики России. В н. XIX в. русский военно-морской флот состоял из Балтийского и Черноморского флотов, Каспийской, Беломорской и Охотской флотилий. В 1804 на флотах были созданы постоянные соединения - дивизии, которые делились на бригады; дивизии прикреплялись к определенным базам. В 1810 было введено деление личного состава флота на экипажи и роты; всего имелось 98 экипажей 4-ротного состава. В 1802 было образовано Министерство военно-морских сил (переименованное в 1815 в Морское министерство). В 1827 оперативно-стратегические функции были переданы Морскому штабу, который с 1831 стал называться Главным морским штабом (в 1836 ликвидирован и снова создан в 1855). При морском министре впоследствии были созданы Адмиралтейский совет и Ученый комитет. Русские моряки с 1803 по 1855 осуществили свыше 40 кругосветных плаваний, сыгравших важную роль в освоении Дальнего Востока и в изучении тихоокеанского театра.
К началу Крымской войны 1853-56 Россия имела Балтийский и Черноморский флоты, Архангельскую, Каспийскую и Камчатскую флотилии (40 линейных кораблей, 15 фрегатов, 24 корвета и брига, 15 пароходофрегатов и др.). Общая численность личного состава флота достигла 90 985 чел. Часть русских кораблей была вооружена бомбической артиллерией (тяжелые пушки, стрелявшие разрывными сферическими бомбами); высокого уровня развития достигло минное дело.
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.