Русский ВМФ во 2-й половине 18 в. и начале 19 в. по количеству боевых кораблей вышел на 3-е место в мире после Великобритании и Франции. Черноморский флот (1787) насчитывал 5 линейных кораблей и 19 фрегатов, Балтийский флот (1788) — 23 линейных корабля и 130 фрегатов. В начале 19 в. русский ВМФ состоял из Балтийского и Черноморского флотов, Каспийской, Беломорской и Охотской флотилий. В 1802 было образовано министерство военно-морских сил (переименовано в 1815 в Морское министерство). В 1804 на флотах имелись постоянные соединения — дивизии, которые делились на бригады; дивизии прикреплялись к определённым базам. В 1826 в России был построен первый вооруженный пароход «Ижора» (мощность машины 73,6 квт, или 100 л. с., вооружение 8 пушек). С 1827 оперативно-стратегическое руководство флотом осуществлял Морской штаб, который с 1831 стал называться Главным морским штабом (в 1836 ликвидирован и снова создан в 1855). При морском министре были созданы Адмиралтейств-совет (1827) и Учёный комитет. В 1836 на Ижорском заводе был построен первый колёсный пароходо-фрегат русского флота «Богатырь» (водоизмещение 1340 т, мощность 177 квт, или 240 л. с., вооружение 28 пушек). Русские военные моряки с 1803 по 1855 осуществили свыше 40 кругосветных и дальних плаваний, сыгравших важную роль в освоении Дальнего Востока, исследовании Мирового океана и изучении Тихоокеанского театра военных действий.
Недостаточное технико-экономическое развитие России обусловило её резкое отставание в 1-й половине 19 в. от европейских стран в области строительства паровых кораблей. К началу Крымской войны 1853—56 Россия имела Балтийский и Черноморский флоты, Архангельскую, Каспийскую и Камчатскую флотилии (всего 40 линейных кораблей, 15 фрегатов, 24 корвета и брига, 16 пароходо-фрегатов и др.). Общая численность личного состава флота достигала 91 тыс. чел. Часть кораблей была вооружена бомбической артиллерией (тяжёлые пушки, стрелявшие разрывными сферическими бомбами); высокого уровня развития достигло минное дело. Вместе с тем реакционный крепостнический строй отрицательно сказывался на развитии ВМФ. Особенно это проявлялось на Балтийском флоте, где была сильна плацпарадная муштра. На Черноморском флоте благодаря деятельности адмиралов М. П. Лазарева, П. С. Нахимова, В. А. Корнилова, В. И. Истомина моряков обучали искусству воевать, поддерживались традиции, утвердившиеся во времена командования эскадрой адмирала Ушакова. Синопское сражение 1853 против турецкого флота продемонстрировало высокую боевую выучку, отвагу и героизм моряков Черноморского флота и тактическое новаторство Нахимова. Во время героической обороны Севастополя 1854—55 моряки русского флота показали пример использования всех сил и средств для активной обороны базы с суши и моря. По условиям Парижского мирного договора 1856 Россия лишалась права иметь на Чёрном море военно-морской флот. В связи с применением новых средств борьбы деревянные парусные корабли потеряли своё значение. В 60-х гг. 19 в. парусный флот постепенно был заменен паровым.
После Крымской войны Россия приступила к созданию броненосных паровых кораблей. По проектам и под руководством русских инженеров и техников, главным образом на отечественных заводах, строились броненосцы береговой обороны, мониторы, плавучие батареи. Корабли имели сильную артиллерию и мощную броню, но недостаточную мореходность, а также малую скорость хода и довольно ограниченную дальность плавания. В 1861 был построен первый железный броненосный корабль — канонерская лодка «Опыт»; в 1869 заложен один из первых мореходных броненосцев «Пётр Великий» (вступил в строй в 1877), положивший начало классу эскадренных броненосцев. В 1870 в России были заложены первые корабли класса броненосных крейсеров (вступили в строй в 1875—77). Русские кораблестроители (А. В. Степанов, С. К. Джевецкий и др.) в 70—90-х гг. 19 в. создали минные заградители и подводные лодки. Большой вклад в развитие тактики броненосного парового флота внесли адмирал Г. И. Бутаков и А. А. Попов, который был также крупным кораблестроителем. В 1871, после отмены ограничительных статей Парижского мирного договора 1856, начал восстанавливаться Черноморский флот. В ходе русско-турецкой войны 1877—78 на Чёрном море и Дунае действовали лишь вооружённые пароходы и минные катера; впервые была осуществлена идея использования минно-артиллерийских позиций, получившая развитие во всех последующих войнах.
Судостроительная программа России, разработанная в 1881 на 20 лет, предусматривала постройку 24 эскадренных броненосцев, 15 крейсеров и свыше 140 кораблей других классов. В 80-х гг. появились штабы соединений, состоявшие из флагманских специалистов (штурмана, артиллериста, минёра, механика и др.). Основным соединением кораблей считалась эскадра. Дивизии и бригады были упразднены. Эскадра состояла из кораблей различных классов, сведённых в отряды. Важное значение для флота имело изобретение в 1895 русским учёным А. С. Поповым радио, способствовавшего управлению силами в бою на больших расстояниях. Значительный вклад в развитие русского ВМФ и его тактики внёс адмирал С. О. Макаров.
В 1898 русский ВМФ, состоявший из Балтийского, Черноморского флотов, Каспийской и Сибирской флотилий, имел 14 броненосцев, 23 броненосца береговой обороны, 6 броненосных крейсеров, 17 крейсеров, 9 минных крейсеров, 77 миноносцев, 96 миноносок, 27 канонерских лодок. К концу 19 в. завершился переход к новому, броненосному флоту; на вооружение кораблей вместо гладкоствольных, заряжавшихся с дула пушек поступили стальные нарезные орудия, заряжавшиеся с казённой части, совершенствовалось и минно-торпедное оружие. Всё это потребовало изменения системы комплектования флота личным составом и перестройки его подготовки. Рост технического оснащения кораблей вызвал необходимость призывать на флот более квалифицированных людей из среды фабрично-заводских рабочих, что способствовало распространению революционного движения на флоте. Для повышения технических знаний офицерского состава в Морском кадетском корпусе были расширены курсы технических дисциплин, открыты специальные морские училища: инженерное, артиллерийское, штурманское. Офицерские классы при Морском училище были реорганизованы в Академический курс, а в 1877 — в Морскую академию.
Несмотря на известные успехи в своём развитии, русскому ВМФ были присущи многие недостатки, обусловленные общей реакционностью самодержавного строя России. В русско-японской войне 1904—1905 вследствие гнилости царизма, проводившего авантюристическую политику на Дальнем Востоке, и бездарности царских адмиралов основные силы русского ВМФ были уничтожены.
Поражение царизма ускорило начало первой русской Революции 1905—07. Наиболее крупными революционными выступлениями на флоте были восстания на броненосце «Потемкин» и крейсере «Очаков» на Черноморском флоте в 1905, Кронштадтские восстания 1905 и 1906, Свеаборгское восстание 1906.
С 1906 началось восстановление русского ВМФ. В 1906 создан Морской генеральный штаб, которому были переданы оперативно-стратегические функции (разработка судостроительных программ, планов войны, оперативная подготовка флота). Административно-хозяйственные функции выполнял Главный морской штаб как аппарат морского министра. На основе критического изучения опыта русско-японской войны прогрессивные военно-морские деятели России в целом верно наметили новые тенденции в развитии флотов и правильно оценили роль новых боевых сил и средств в будущей войне. ВМФ пополнился новыми кораблями всех классов, построенных выдающимися кораблестроителями А. Н. Крыловым, И. Г. Бубновым и др. Накануне 1-й мировой войны 1914—18 Россия имела 9 линейных кораблей, 14 крейсеров, 71 эскадренный миноносец, 23 подводные лодки. По проекту русского кораблестроителя М. П. Налётова было начато строительство первого минного подводного заградителя «Краб». Русские конструкторы создали линейные корабли типа «Севастополь», имевшие на вооружении 12 305-мм орудий, расположенных в четырёх башнях, противоминную артиллерию и торпедные аппараты. Были созданы первоклассный тип эсминца («Новик») и первые в мире тральщики, наиболее совершенные образцы мин и тралов. Дальнейшее развитие получили теория и практика ведения наступательного боя на море, на минно-артиллерийские позиции, охраны водного района базы и др. В ходе 1-й мировой войны русский флот был усилен новейшими кораблями (7 линейных кораблей, 29 эскадренных миноносцев, 35 подводных лодок), впервые появилась морская авиация. Была создана флотилия Северного Ледовитого океана. Корабли Балтийского и Черноморского флотов в ходе войны нарушали морские коммуникации противника и защищали свои морские сообщения, обороняли побережье от вторжения противника и поддерживали приморские фланги армии. Особенно успешными были постановка Балтийским флотом активных минных заграждений в 1914—15, оборона Рижского залива, операции Черноморского флота по содействию флангу Кавказской армии в 1916 и осуществлению блокады Босфора. Впервые в русском флоте было создано оперативное объединение (эскадра), состоявшее из однородных тактических соединений и включавшее авиационные корабли (авиатранспорты). Тактика обогатилась опытом использования миноносцев и подводных лодок.