7年考入由沈葆桢兴办之福州船政学堂，入后学堂习驾驶。1871年，上训练舰建威号实习，驶经厦门、香港、新加坡、渤海湾等地。1872年，以后学堂首届第一名毕业。1875年任训练舰建威管带。1877年清廷选派中国第一届留英海军学生十二人，因外国学生进入格林威治皇家海军学院就读须先通过入学试，刘步蟾等三人没有参加考试不能入学，另三人没有通过入学试，仅六人通过入学考试并从格林威治学院毕业。他在英国皇家海军两舰上实习，一艘是已被取代的，它是旗舰，他任见习大副，另一艘是层次更低的铁壳无装甲巡航舰。见习是只能看，不准动手。