ב-1892 קודם קולצ'ק לדרגת מפקד שאינו קצין (מש"ק) ובהמשך, על המשמעת שלו ויכולתו בתחום המדעים, הועלה לדרגת 'פלד-פיבל' (Фельдфебель), המקבילה לרב-סמל. נוסף על כך מונה קולצ'ק למדריך עבור הכיתה הצעירה. ב-1894, שנת ההכשרה הסופית של קולצ'ק באקדמיית הצי, נפטרה אמו בת ה-39. מבחן סיום ההכשרה של בית ספר לקצינים היה למסע בן חודש באונייה 'ביטייז' ("אביר"). במהלך המבחן בכתב היה קולצ'ק היחיד בכיתתו שענה על כל 15 השאלות. כאשר הגיעו התוצאות של הבחינות היה קולצ'ק מקום ראשון בכיתתו. ב-14 בספטמבר 1894, קולצ'ק, לצד כל שאר עוברי הבחינות, מונה לקצין זוטר בשירות הצי הרוסי הקיסרי.
תחילת השירות.
במרץ 1895 נשלח קולצ'ק אל מעבדת חקר הצי הממוקמת בקרונשטאדט ומאוחר יותר מונה לקצין המפקח על הסיירת "רוריק" (Рюрик). באותה העת החל קולצ'ק להתעניין בחקר הימים ואוקיינוגרפיה, ומצא עניין רחב בחקר אוקיינוס הקרח הצפוני הממוקם מסביב לקוטב הצפוני כמו גם צפון האוקיינוס השקט (ימות ברינג ואוחוצק). בשנת 1897 הגיש בקשה להצטרף לצוותה של הסיירת "קוריאה" (Кореец) במסעה לחצי האי קמצ'טקה. בקשתו נפגשה בסירוב מצד הפיקוד הצבאי והוא נשלח לפקח על פעילות הצוות של הסיירת "קריסר" (Крейсер). מפקד הסיירת, גנריק פאדביץ' צ'יבינסקי כתב לטובה על הרושם שהותיר בו קולצ'ק, שלפיו היה נאמן, מוכשר, בל משמעת ברזל, זיכרון יוצא דופן וידע נרחב בכיווני הרוחות ובהיסטוריה ימית.
הסיירת עגנה זמנית בנמל העיר וונסן, ממלכת קוריאה (כיום בקוריאה הצפונית) לחופי ים יפן. בהמשך, בחורף שבין 1897 ל-1898 עגנה הסיירת בנגסאקי, האימפריה היפנית. במקביל לכך קידם קולצ'ק את לימודיו העצמאיים בהידרוגרפיה. ב-5 בדצמבר 1898 עזבה הסיירת את פורט ארתור (כיום העיר לוּ'שׁוּנְקוֹאוּ, ממוקמת בליאונינג, סין) שנמצאה בשליטה רוסית. הסיירת נעה דרך נתיב הים הדרומי חזרה אל הים הבלטי ולבסוף שבה אל הצי הבלטי הרוסי החונה במפרץ פינלנד. בדרכה של הסיירת חזרה הגיעה לאוזנו של קולצ'ק הידיעה על משלחת בשיתוף פעולה רוסי והאיחוד השוודי-נורווגי לעבר סבאלברד. קולצ'ק ניסה להצטרף למשלחת בהנהגת תת-האדמירל הרוסי סטפאן מקארוב. עם שיבת הסיירת לקרונשטאדט פגש קולצ'ק למקארוב שטען כי לא יכול לצרף את קולצ'ק למשלחת עקב קשיים ביורוקרטים של כמות חברי המשלחת הרוסים לעומת השוודים-נורווגים.
קולצ'ק הועלה לדרגת לוטננט ונשלח לקדם את מחקרו המדעי בהאקדמיה הרוסית הממלכתית למדעים. קולצ'ק פרסם ב-1899 עבודת חקר על גילוייו המדעיים בים יפן ובים הצהוב לחופי הקיסרות הסינית. באותה העת נודע לקולצ'ק על תכנון המשלחת הארקטית הרוסית בראשות אדוארד פון טול. מטרות המשלחת היו להסדיר נתיב ימי בין קרונשטאדט לולדיווסטוק, לחקור ולמפות את אוקיינוס הקרח הצפוני בכלל ואיי סיביר החדשה בפרט ולחפש אחר ארץ סאניקוב האגדית. בפגישתם בספטמבר טול לא העניק לקולצ'ק תגובה חד-משמעית בעניין השתתפותו למשלחת לקוטב. כמו כן, קולצ'ק בדיוק התמנה לפקח על אוניית הדגל 'פטרופבלובסק' (על שם העיר פטרופבלובסק-קמצ'טסקי) במשלחת שלה אל עבר המזרח הרחוק הרוסי.
לאחר המשלחת, במטרה למצוא עניין ולחקור את הלוחמה המודרנית, קולצ'ק החליט להתנדב לשירות הרפובליקות האפריקאנריות (הרפובליקה הדרום-אפריקאית ומדינת אורנג' החופשית) במלחמת הבורים השנייה שניהלו נגד האימפריה הבריטית. ספינתו האישית של קולצ'ק נעצרה בפיראוס, ממלכת יוון, כאשר נודע לקולצ'ק בטלגרף על קבלתו למשלחת של פון טול. עבור המשלחת שהוצאה לפועל בחסות הצי, נדרש מטול לגייס שלושה קצינים צעירים. טול מצידו התרשם מעבודתו המדעית של קולצ'ק ולבסוף החליט לגייס אותו למשלחת.
משלחות הקוטב.
בתחילת ינואר 1900 הגיע קולצ'ק לסנקט פטרבורג על גבי ספינת סוחר וב-21 לחודש נרשם כחבר המשלחת המיועדת של פון טול. טול הציע לקולצ'ק לנהל את החקר הימי של המשלחת וזה האחרון נענה לכך. לקראת המשלחת השלים קולצ'ק שני קורסים אקדמיים מיוחדים לחקר ימי בסביבת קרחונים ויצא לשוודיה-נורווגיה, איפה שנועד עם מגלה הארצות פריטיוף ננסן. ב-8 ביוני יצאה המשלחת מסנקט פטרבורג. המשלחת עשתה דרכה מסביב לסקנדינביה אל עבר ים ברנץ ותודלקה בפחם בעת חנתה במפרץ קולה. ב-5 באוגוסט החל שיט של המשלחת לעבר חצי האי טיימיר (כיום בצפון קרסנויארסק - חבל מנהלי). ב-22 בספטמבר עצרה המשלחת למשך החורף הקרב לחופו המערבי של חצי האי. כל אותה העת אסף קולצ'ק דגימות ימיות, חקר את נתיבי השיט ובלילות, בעת הייתה ראות טובה, קבע את מיקומם של גורמים שמיימים לפי רישום של קואורדינטות גאוגרפיות.
קולצ'ק מצא עניין עיקרי בחקר ההתפתחות של קרחונים על גבי הקרח לקראת החורף. המשלחת, בין לבין, נעזרה ברישומי מפות מהמשלחת השוודית-נורווגית בראשותו של ננסן שעשה דרכה בין 1893 ל-1896. במהלך חניית המשלחת לחורף, יצאו קולצ'ק וטול עם חלק מחברי המשלחת לחקר יבשתי בחצי האי טיימיר בטמפרטורה של מינוס 30 מעלות צלזיוס. המשלחת הרגלית יצאה באביב, ובמשך 41 ימים נעה מעל 800 קילומטרים בחצי האי. בדין וחשבון שנשלח עבור קונסטנטין קונסטנטינוביץ', הדוכס הגדול של רוסיה ונשיא האקדמיה הממלכתית למדעים, שיבח טול את קולצ'ק על המרץ הרב שלו. ב-1901 קרא טול על שמו של קולצ'ק את אחד האיים שהתגלו במפרץ טיימיר. קולצ'ק מצידו, קרא לאי מצפון לארכיפלג איי סיביר החדשה על שם ארוסתו - סופיה פיודורובנה אומירובנה.
במהלך ניווט בן 24 יום השלימה המשלחת הימית מסע בן 2,172 קילומטרים בים לאפטב. בספטמבר 1901 חנתה המשלחת לחורף שני לחופי האי הלא-מיושב קוטלייני, בארכיפלג סיביר החדשה. ב-23 במאי 1902 התפצלה המשלחת בין הגוף המרכזי בפיקודו של קולצ'ק לבין הספינה "זריה" בפיקודו של פון טול, שיצאה לחקור את ארץ סאניקוב. באוגוסט, כאשר שוחררה האונייה המרכזית של המשלחת מאחיזת הקרחונים, החלה תנועתה גם כן בעברה של ה"זריה" בחיפוש אחר סאניקוב. הארץ האגדית לא נמצאה ואבד הקשר עם ה"זריה". לקראת סיום מרבצי הפחם של האונייה הנדרשים להתנעתה, קולצ'ק הורה על שיט לעבר הדלתה של נהר לנה. ספינת קיטור ששטה במורדות נהר הלנה אספה את חבורת המשלחת והביאה אותם עד ליקוטסק.
מיקוטסק המשיכו חברי המשלחת, ובהם קולצ'ק, חזרה לסנקט פטרבורג, איפה שהתארגנו מחדש ויצאו במהרה למשלחות חילוץ שונות במטרה למצוא את ה"זריה" האבודה וחברי המשלחת שלה. קולצ'ק וצוותו חיפשו אחר ה"זריה" באי בנט, איפה שמצאו יומן רישום של אחד מחברי הספינה האבודה כמו גם שרידים של הספינה. היו אלו ממצאים אלו ששפכו אור על מותם של טול ושאר חברי ה"זריה". קולצ'ק קיבל הוקרה נרחבת על פעילותו במשלחת, וב-1906 אף מונה לחבר החברה הגאוגרפית הרוסית. בסיום ניסיון החילוץ שבה משלחת החילוץ בראשות קולצ'ק, במורדות נהר הלנה, אל יקוטסק. חברי המשלחת הגיעו לעיר בינואר 1904 ומיהרו לפרסם את ממצאיהם מהמשלחת אודות ה"זריה" ואובדן חבריה.
מלחמת רוסיה–יפן.
עם הגעתו של קולצ'ק ליקוטסק נודע לו על הקרב על פורט ארתור שפתח את מלחמת רוסיה–יפן. קולצ'ק מיהר להשתתף במאבק ועלה על מסילת הרכבת הטרנס-סיבירית לעבר מנצ'וריה (צפון-מזרח סין). קולצ'ק זימן בחיפזון את כלתו ואת אביה לסיביר במברק לחתונה, לפני שהתכוון להמשיך ישירות לפורט ארתור. באמצע דרכו נישא לארוסתו סופיה בחתונה שהוסדרה במהרה באירקוטסק. לאחר שמסר דין וחשבון על פעילותו במשלחת החילוץ כמו גם את כלל המסמכים והרישומים שאיגד במהלך המשלחת לידי הרשויות, המשיך קולצ'ק בדרכו אל המזרח הרחוק הרוסי. ב-18 במרץ לבסוף הגיע קולצ'ק לפורט ארתור, איפה שהאדמירל מקארוב מינה אותו למפקח על הסיירת "אסקולד" על אף בקשתו של קולצ'ק להתמנות לעמדה התקפית לשירות ישיר בשדה הקרב. מקארוב השאיר לקולצ'ק, דרך המינוי, זמן להתרווח לאחר המשלחת וחתונתו. חודשיים בלבד מאוחר יותר נהרג מקארוב על גבי אוניית מלחמה שהוטבעה בידי מוקש ימי יפני.
קולצ'ק, אשר שנא עבודות שגרה שחוזרות על עצמן, הועבר ב-17 באפריל לפיקוד המקשת "אמור". הייתה זאת העברה זמנית לפני שהועלה לפיקוד על המשחתת "סרדיטיי" ("זעם") ב-21 באפריל. קולצ'ק עודנו התרצה ממינוי זה שגם כן היה למוצב מגננתי. ב-1 במאי היה קולצ'ק מעורב לראשונה במשימה התקפית: חיפוי על מקשת בעת הטלת מוקשים ימיים מפני כל מתקפה יפנית אפשרית. בתוך שדה המוקשים שהוטל הוטבעו שתי אוניות מלחמה של הצי הקיסרי היפני.
קולצ'ק המשיך בפיקוד על המשחתת עד ל-18 באוקטובר. שירותו הופרע למשך חודש כאשר נשלח לטיפול בהול בדלקת ריאות בה הוא חלה. במהלך פיקודו על המשחתת פיתח קולצ'ק מוניטין חיובי בקרב הצי. בסוף נובמבר הוטבעה סיירת יפנית עקב מוקש שהוטל בחיפוי כוחותיו של קולצ'ק. ב-18 באוקטובר, עקב דרישתו ועקב מצבו הבריאותי, הועבר קולצ'ק לשרת במערכה היבשתית והוצב לפיקוד על סוללה ארטילרית. ב-7 בנובמבר היה לראשונה שותף למערכה בשדה הקרב והיה מעורב בהגנה הרוסית במהלך המצור על פורט ארתור. במהלך המצור ניסה קולצ'ק להעריך את הגורמים לכישלונות הצבאיים הרוסים. עם נפילתה של פורט ארתור לידי היפנים נפל קולצ'ק למשכב. פציעת קרב הוסיפה לשיגרון שסבל במפרקים. ב-22 בדצמבר נשלח לבית החולים לשבויי מלחמה בנגסאקי. במהלך אפריל, כאשר הותר לו, שב קולצ'ק לסנקט פטרבורג כדי להמשיך את טיפוליו שם במקום ביפן. על שירותו של קולצ'ק במהלך המלחמה הוענקו לו עיטורי מסדר אנה הקדושה ומסדר סטניסלב הקדוש של האימפריה הרוסית.
על פעילותו במשלחות החקר לקוטב זכה ב-1906 בעיטור קונסטנטין הגבוה של החברה הגאוגרפית הקיסרית הרוסית. לקולצ'ק הוענקה חרב הזהב של גאורגי הקדוש עם הכיתוב "לתפארת" בשובו לרוסיה מהמלחמה.