在中法戰爭期間，廣東水師嚴密設防，使法軍艦隊沒有敢進犯廣東。戰爭開始後，廣東水師在珠江口大角、沙角一帶的兵力增加到7個營，並增設了靖海水師營，配備紅單船20艘，負責巡弋珠江入海口。廣東水師還募集民船20艘，防守陳頭五鬥口；征調武裝小火輪、紅單船各10艘駐防橫檔；派遣武裝小火輪10艘、紅單船4艘守衛黃埔。這樣，廣東軍隊水陸協同，形成較強的防禦力量。
3.參加甲午戰爭
光緒二十年（1894年）爆發的中日甲午戰爭中，海戰的主角是北洋海軍。然而，沿海各地的水師也承擔了警戒任務，配合海軍主力艦隊對日軍作戰。
水師的主要行動是在沿海各港口和重要地域駐防，並派人在敵軍可能登陸的水域布雷或設障，在重要的海口增修了炮台。其中，前往駐守台灣和澎湖的清軍水師兵力最多，戰鬥也最激烈。
中日兩國開戰後，為了增強台灣和澎湖的海防，福建水師提督楊歧珍率部鄉勇2000多人乘船趕赴台灣，分駐基隆、滬尾等海口。此外，南澳水師鎮總兵劉永福也領兵3000人進駐台南、鳳山、恒春一線。原駐澎湖各島的水師總兵周振邦所率左、右2營近2000人繼續在澎湖擔任守備，並招募2000人予以配合。
光緒二十一年（1895年）二月，日本海軍在攻占威海和消滅了北洋海軍之後不久，就揮師南下，直逼台澎。二月二十七日，日本海軍陸戰隊一部和陸軍1個混成支隊在大批軍艦炮火的支援下，首先向澎湖發動進攻。澎湖水師的戰船無法在海麵攔截來犯之敵，轉而堅守各海岸炮台。日艦先集中火力猛擊裏正角海灣西麵的拱北炮台，遭到炮台的頑強還擊。1艘日艦被擊傷，但炮台也多處中彈。日軍在文良港登陸後，立即搶占了該島北部的製高點——太武山。次日，登陸日軍分路攻擊大城山和拱北炮台。拱北炮台守軍在日艦和上島日軍的海陸夾擊下，傷亡慘重，又得不到增援，不久就失守了。駐馬公的清軍水雷營聞訊潰散，日本海軍陸戰隊乘機進占馬公城，水師總兵周振邦和知府朱上泮先後乘船逃走。駐澎湖的其他各部官兵得知主將已逃後，不少人也喪失了鬥誌，棄陣而走。二月二十九日，日軍進攻西嶼。都司劉忠良率水師官兵奮力抗敵，不幸陣亡。炮台彈藥用盡後，守兵卸下炮門投入大海後，也乘船撤走。圓頂半島守軍經2天抵抗後，支持不住，向日軍投降。至此，澎湖各島全部淪陷。
在澎湖之戰中，清軍水師雖有一批忠勇將士浴血拚搏，為國捐軀，但無力挽回敗局。從這場作戰中可以看出，落後的舊式水師在敵強大的海軍艦隊進攻麵前，是難以取勝的，有時甚至是不堪一擊的。
根據《馬關條約》，清政府把台灣和澎湖割讓給日本。楊歧珍帶領福建水師主力一槍未發，就從台灣撤回廈門了。劉永福違背了清政府的命令，領兵在台南協同義軍抗日，多次擊退了日本海、陸軍的進攻，最後也被日軍擊敗。
4.抗擊八國聯軍
光緒二十六年（1900年）五月，英、美、法、德、日、意、俄、奧8個國家組成八國聯軍對中國大沽口發動了大規模入侵。中國水師官兵配合海軍、陸師進行了英勇的抵抗。駐大沽口的水師水雷營在戰前布設了一批水雷，以阻止敵艦進入海口。戰鬥打響後，水師官兵奮勇殺敵，有一些為此獻出了生命。大沽口失陷後，退往內河的水師仍繼續戰鬥。設在天津三岔河口附近的水師黑炮台用大口徑火炮猛烈射擊集結在老龍頭火車站和紫竹林一帶的八國聯軍部隊，掩護義和團和陸師對敵人發動反擊。後來，在沙俄軍隊炮兵的轟擊下，黑炮台多次中彈，傷亡很大，火炮也被擊毀，幸存者被迫撤往楊柳青。
清軍水師的分化解體
在孫中山領導的資產階級民主革命過程中，不少水師官兵投身於推翻清朝封建專製統治的鬥爭，為創建中華民國貢獻了力量。
光緒二十一年（1895年），孫中山從檀香山回國，在香港成立了興中會總部，秘密開展革命活動。當時正值甲午戰敗，清政府的腐敗和賣國行徑激起全國人民的極大憤慨。興中會迅速壯大，廣東水師“鎮濤”號炮艦管帶程奎光、原“廣丙”號巡洋艦管帶程璧光及程耀宸等水師官兵加入了興中會。孫中山領導的第一次廣州起義失敗後，程璧光逃往南洋檳榔嶼，程奎光和程耀宸等被捕。程耀宸死於獄中，程奎光身心備受摧殘，保釋後不久病逝。這是為資產階級民主革命最早獻身的水師官兵。
宣統三年（1911年）三月二十九日，革命黨人在廣州再次發動武裝起義（黃花崗起義）。起義前，以起義指揮部出納課長李海雲負責策反廣東水師。李海雲派陸覺生、李箕、鍾義、袁玉雲等人從廣州督練公署抄來水師各艦和炮台人員名單，又從香港船廠查到各艦管帶、炮手的住所，分頭聯絡。水師哨官溫帶雄、張輔臣、範秀山、範錦堃及哨長羅燦等參加了革命。戰鬥打響後，溫帶雄等率兵直撲水師行台（即廣東水師提督辦公場所）。為了入城方便，溫帶雄等未佩帶起義的白布標誌。在一個路口與黃興、方聲洞率領的起義軍相遇，發生誤會，損失慘重，方聲洞和溫帶雄都犧牲在自己人的槍口之下。在起義隊伍中，還有一位水師學堂的學生名叫馮超驤。最後英勇獻身。這次起義最後又在以廣東水師為主的清軍重兵的鎮壓下失敗了。
宣統三年八月十九日（1911年10月10日），武昌起義爆發。清朝湖廣總督瑞澂慌忙逃上“楚豫”號炮艦，駛到漢口外國租界碼頭停泊。革命軍渡江，先後攻克了漢陽和漢口。清政府聞訊大驚，急命陸軍大臣蔭昌率2鎮（師）主力部隊南下鎮壓，並令海軍統製（即總司令）薩鎮冰率領巡洋艦隊、長江艦隊及長江水師予以配合。數日後，清朝海軍和水師的大批艦艇和炮船雲集武漢江麵，開始向革命軍進攻。可是，幾天後，大批海軍和水師官兵在革命黨人影響下倒戈，成為革命陣營中的一支生力軍。
清軍漢陽水師鎮總兵張有亮拒絕革命軍代表陳孝芬、彭超衡的勸告，準備頑抗，廣大官兵卻傾向革命。張有亮見勢不妙，被迫潛逃。水師管帶陶啟亮、方漢廷率部舉義，編成中華民國駐漢水師，設1標（即團）、3營。陳孝芬任水師標統帶，彭超衡、陶啟亮、方漢廷分任務營管帶。這支水師起義後，立即投入作戰。九月八日，在革命軍反攻漢口的作戰中，水師充當了先鋒。他們有水上作戰經驗，首先從漢陽渡江攻入漢口，取得了不少戰績。
漢陽水師起義後，荊州、陸溪、巴河、田家鎮、南昌、長沙等地的水師官兵也先後投歸了革命軍。上海起義時，駐滬巡防水師及太湖水師也加入了革命軍。杭州舉義時，也有水師士兵參加。江浙聯軍進攻南京時，長江水師數營官兵不戰而降，為光複南京掃除了水上障礙。
九月十九日，廣州獨立，革命黨人迫使廣東水師提督李準反正。同日，福州水師閩江要塞統領陳恩濤、管帶吳少岩等也率部起義。3天後，同盟會員王耀東、欒星壑等聯絡水師哨官宮順德等，在煙台組織海軍和水師官兵舉義，控製了全市。
其他各地的清軍水師官兵也大多舉行了起義，或向革命軍投降。
中華民國臨時政府在南京成立後，臨時大總統孫中山下令對舊式水師實行改編。民國元年（1912年）三月十二日，孫中山命令陸軍部和海軍部統一長江5省22個水師營的編製，擬任李傳芬為統製。三月二十一日，孫中山正式批準李燮和為長江上遊水師司令長，張通典為長江下遊水師司令長。鑒於當時舊式水師和實際情況，民國二年（1913年）二月二十二日民國政府決定將長江水師及全國各地水師改編成水上警察，專門維持江海治安。至此，延續了2400多年的中國古代海軍的曆史宣告結束。