其次，林則徐對原有的廣東水師各鎮、協、營加以整頓，“截並水師之員缺，而汰除其冗濫，分配各艦練習駕駛攻戰”。（《防海紀略》上卷）為了加強珠江口一帶的海防力量，林則徐同廣東水師提督關天培“再四籌商”之後，將大鵬水師營升格為水師協，主官由參將改為副將，並增加了兵力。林則徐還注意水師訓練，曾在獅子洋校閱水師官兵“演放大小炮位，拋擲火球火罐，撒發火箭噴筒，以及爬桅跳船各技”。（《林文忠公政書》乙集）
第三，林則徐、關天培等人大力建築海防炮台，在珠江口設立了3道門戶。第1道為沙角炮台和大角炮台；第2道為橫擋、永安、威遠、靖遠（定遠）、鎮遠、鞏固等炮台；第3道為虎山炮台。在主炮台周圍還分布著若幹小炮台。單這3道門戶就有火炮300餘門。另外，在南山——橫檔江麵還架設了2道鐵鏈和木排，專派把總2人、水兵120人及4艘劃船看守。此外，在廣州城四周設有東炮台、西炮台、四方炮台、風凰岡炮台等10餘座炮台。在香港附近的尖沙嘴新建了膺懲炮台，在官湧新建了臨衝炮台。林則徐派人購買了200門“洋炮”，配置於各炮台和戰船上，以增強火力。廣東水師還仿造了西式水雷，布防珠江。
虎門炮台沙角炮台的火炮第四，提高戰船質量，是改造水師的重要環節。林則徐向美國商人購買了原英國商船“甘米力治”號，改稱“截殺”號，裝上34門火炮，成為廣東水師最大的戰船，排水量達1080噸。林則徐還主持仿造了幾艘三桅西式戰船和越南式軋船，並雇用了同安船、米艇、紅單船、拖風船，共60艘大船，百艘小船及20艘火攻舟，彌補了廣東水師戰船的不足。
在廈門，清軍水師曾建造過1艘裝32門火炮的大戰船和1艘約300噸的新式戰船。江南水師也在吳淞新造了5艘新型的車輪戰船。
第五，林則徐等注意發動沿海民眾，組成水勇，以彌補水師力量之不足。在廣東抗英作戰中，林則徐就招募了5000名壯丁加以訓練。每人每月給銀12元贍家糊口。在多次近海襲擊英艦作戰中，都是水師官兵和水勇混合編組，在水師將領指揮下出擊的。水師官兵懂得戰術，水勇熟習操船和航道，互相配合，取長補短，從而取得了一些海戰的勝利。
廣東水師大戰船
總之，林則徐等人已比較深刻地看到了清軍水師和我國海防上存在的種種弊端，並提出了一整套的改革方案，逐步開始實施。即使是在被充軍新疆的途中，林則徐念念不忘的還是改造水師，保衛海疆。他不顧旅途勞累，寫信給蘇鼇石等人，提出了進一步改造水師的計劃。他主張：①造大船百隻，中小船五十，大小炮位一千，招水軍五千，船工水手一千；②舉薦“義勇冠倫”的陳化成任“水軍總統”，挑選有“肝膽”、“善於將將、籌劃周詳者，為之指揮調度”；③招募沿海“敢死之士”和“鹽民”為水兵，組建新水師。林則徐滿懷信心地指出：“有船有炮，水軍主之，往來海中，追奔逐北，彼所能往者，我亦能往。有大幫水軍，追逐於巨浸之中，彼敢舍舟而擾陸路，占據城垣，吾不信也！”（林則徐：《複蘇鼇石書》）
林則徐等人改造水師，加強海防的努力僅限於個別地區。多數地方的清軍水師和海防狀況仍一如既往，在外來海上入侵者的進攻麵前不堪一擊，終於導致了兩次鴉片戰爭的慘敗。