Колчак прибыл в Петербург зимой 1910 г. и назначенный начальником Балтийского Оперативного Отдела Штаба, с полной энергией приступил к работе в Морском Генеральном Штабе.
Во время пребывания на этой должности он детально разработал план войны на Балтийском море, основы которого были установлены еще в 1906 году, малую и большую программы судостроения и оборудования портов и приморских крепостей, основы мобилизации флота и т. д. Колчак работал совместно со Штабом Командующего Морскими Силами Балтийского моря адмирала Н. О. Эссена. Морской Министр провел все эти планы в жизнь, получив согласие Государственных думы и Совета на ассигнование необходимых средств. Этот период деятельности Морского Министерства следует считать наиболее продуктивным в смысле проведения в жизнь намеченных ранее мероприятий.
В 1912 г. адмирал Эссен сказал Колчаку, что он хотел бы, чтобы он перешел на командные должности в составе Балтийского флота. К этому времени все основные вопросы подготовки к войне уже были разрешены, оставалось только руководить проведением их в жизнь. Уход Колчака из Морского Генерального Штаба был возможен, и он был назначен командиром эскадренного миноносца «Уссуриец». Через год адмирал Эссен назначил Колчака флаг-капитаном оперативной части Штаба Командующего Балтийским флотом и в то же время командиром эскадренного миноносца «Пограничник», являвшегося посыльным судном адмирала Эссена, на котором адмирал часто поднимал флаг, когда ходил на осмотр различных частей флота. Главная деятельность Колчака заключалась в продолжении подготовки флота к войне и в тактическом его обучении.
Весной 1914 года появились грозные признаки приближения войны и Колчак был освобожден от должности командира «Пограничника», чтобы сосредоточить все свое внимание на оперативной работе.
Летом началась война. Мобилизация флота прошла в изумительном порядке, по планам, подготовленным Колчаком. Каждый командир судна Балтийского флота помнит, как по сигналу о мобилизации, распечатав всегда хранившийся у него оперативный пакет, он точно знал свою задачу, место сосредоточения, планы минных заграждении и т. п.
С началом мобилизации был успешно выполнен план загражденья выхода из Финского залива минами — между островом Нарген и мысом Паркалауд было поставлено восемь линий, из 6000 мин. Благодаря этим минам неприятельский флот, несмотря на подавляющее превосходство сил над нами, в течение всей войны ни разу не пытался форсировать вход в Финский залив.
А. В. Колчак, как флаг-капитан оперативной части, руководил всеми операциями флота и лично участвовал в выполнении их. Когда командующий флотом ходил в море, Колчак всегда был с ним, когда же операции производились под командованием других флагманов, Колчак ходил в море, чтобы помочь своим советом и знанием обстановки. Он считал, что для того, чтобы составлять оперативные планы, необходимо лично участвовать в их выполнении, иначе планы могут не соответствовать обстановке.
Осенью 1914 г. адмирал Эссен расширил операции флота, занявшись постановкой мин на подходах к не приятельским портам Данцигу и Килю, пользуясь темными ночами. Это решение было чрезвычайно смелым и рискованным, так как наши старые и тихоходные крейсеры и миноносцы могли быть просто уничтожены превосходящими силами противника. Колчак лично принял участие в выполнении этих операций, и некоторые из них были произведены под его непосредственным командованием. Здесь проявились свойства Колчака как вождя, его активность, умение брать на себя ответственность, уменье учитывать риск, непреклонность решений.
Для характеристики приведу два случая: в ночь на Новый Год (1915) старый тихоходный крейсер «Россия», имея на палубе большое количество мин загражденья, должен был поставить их западнее острова Борнхольм на подходах к Килю. На крейсере держал флаг адмирал — начальник отряда минных заградителей, на ответственности которого было выполнение операции. Колчак тоже находился на крейсере. Вечером он лег спать, приказав разбудить себя, когда крейсер будет подходить к месту постановки мин. Не доходя около 50 миль до назначенного места, адмирал получил доклад, что радио телеграфисты слышат усиленные радиопереговоры между неприятельскими кораблями, которые находятся очень близко от «России». Адмирал решил, что идти дальше чрезмерно рискованно, отменил операцию, и крейсер лег на обратный курс. Один из офицеров доложил об этом Колчаку. Он немедленно избежал на командный мостик, убедил адмирала во что бы то ни стало продолжать выполнение операции, хотя бы ценой собственной гибели. Адмирал согласился и приказал повернуть на прежний курс. Около полуночи мины были поставлены точно по плану, и крейсер «Россия» затем благополучно вернулся в Финский залив, разойдясь ночью с неприятельскими кораблями.
Другой случай в феврале Колчак вступил в командование четырьмя эскадренными миноносцами типа «Пограничник», имевшими на палубе по 40 мин каждый, которые решено было поставить на подходах к Данцигу. Операция была очень рискованной, и для прикрытия миноносцев была послана в море бригада крейсеров под командованием контр-адмирала Бахирева. Ночью флагманский крейсер «Рюрик» перескочил через камни севернее острова Готланд. Крейсер получил большую пробоину в дне, положение стало критическим, о продолжении похода нечего было думать, и адм. Бахирев приказал всем судам возвращаться. Колчак по радио-телеграфу испросил разрешение командующего флотом продолжать операцию без прикрытия. Он ее выполнил блестяще, и подходы к Данцигу были заграждены ми нами. Несколько крейсеров, миноносцев и транспортов Германского флота взорвались на наших минах, и командующий Германским Балтийским флотом принц Генрих Прусский принужден был приказать кораблям своего флота не выходить в Балтийское море, пока не будут организованы средства для борьбы с русскими ми нами.
Летом 1915 г. в связи с наступлением германских армий в глубь России германскому флоту была дана за дача пройти в Рижский залив. Оборона залива не входила в задачу наших слабых морских сил Балтийского флота. Тем не менее мы ввели в залив старый линейный корабль «Слава» и Заградили минами вход в залив из Балтийского моря. Это было произведено по плану, состав ленному Колчаком. 4-го августа ст. ст. главные силы германского флота Открытого моря форсировали вход в Рижский залив. Мы могли им противопоставить только корабль «Слава» и миноносцы. Хотя германскому флоту и удалось вытралить проход в нашем заграждении и войти в Рижский залив, но, потеряв несколько миноносцев и повредив несколько крейсеров, командующий германским флотом решил, что продолжать держаться в заливе опасно, и ушел обратно. Германская армия, наступавшая на Ригу, осталась без поддержки флота, и Рига была спасена. Мы немедленно возобновили и усилили наши минные заграждения и отстояли Рижский залив. Вскоре Контр-адмирал Трухачев, командовавший дивизией миноносцев и всеми другими морскими силами, сосредоточенными в Рижском заливе, заболел, и командующий флотом Адмирал Канин (адм. Эссен не задолго перед этим заболел и скончался) назначил Капитана 1-го ранга Колчака временно командовать минной дивизией и силами, защищавшими Рижский залив. На этой должности Колчак проявил большую активность, он разработал план соединенных операций флота и армии на побережье около Риги, и когда немцы повели сильное наступление на Кеммерн, то были отбиты наши ми войсками, поддержанными артиллерийским огнем с кораблей. Кроме того, Колчак произвел несколько высадок десанта на побережье залива, занятом германской армией, и постоянно тревожил ее тыл. Не ограничиваясь обороной залива, он с миноносцами, под личным своим командованием, произвел ряд нападений на суда германской охраны у Виндавы и германские караваны торговых судов, перевозившие груз руды из Швеции в Германию. В декабре 1915 г. Капитан 1-го ранга Колчак был утвержден в должности командующего минной дивизией и Начальника обороны Рижского залива. За успешные действия по поддержанию операции армии на побережье Рижского залива Колчак получил высшую военную награду, орден Св. Георгия 4 ст.