לאחר מלחמת לבנון הוטלו על חיל הים משימות רבות יותר בטווח רחוק. לשם כך נדרש חיל הים לספינות בעלות כושר שרידות גדול יותר ויכולת שהייה גדולה יותר. ביצוע פעולות כחיסולו של אבו ג'יהאד בתוניסיה הביאו את מפקדי חיל הים להבנה שיש צורך בדור חדש של ספינות הוא דור ה"סער 5" שפותחו בארצות הברית על פי מפרט דרישות ישראלי.
עם עליית הצורך בחידוש צי הצוללות החל שלב אפיון ופיתוח צוללות דיזל-אלקטריק. עבודת הבנייה החלה לאחר מלחמת המפרץ הראשונה במספנות קיל שבגרמניה המתמחות בסוג צוללות זה. צוללות אלו החליפו בהדרגה את הצוללות מדגם "גל".
עד הנסיגה מלבנון תחזק חיל הים את מוצב רותם (ראס ביאדה) ברצועת הביטחון בלבנון.
בין מלחמות לבנון.
התקופה אופיינה במרדפים ותפיסת אוניות שהובילו מחבלים ונשק. בכך עסקו בעיקר שייטת ספינות הטילים, המודיעין הימי ומטוסי הסיור הימי.
בשנות ה-90 החלה לחלחל לתודעת צה"ל ההכרה שיחידת הקומנדו הימי, שייטת 13, היא יחידת חי"ר מובחרת עם יכולות ימיות. בנוסף הובן כי הפיקוד ביחידה זו מאומן היטב בתורת הלוחמה הזעירה. נתונים אלו הביאו לתובנה שניתן להטיל על יחידת הקומנדו הימי משימות חי"ר איכותיות בשטחי יהודה ושומרון.
קצינים שהחלו דרכם בשייטת 13 הושאלו ליחידות היבשה על מנת להטמיע בהן איכות. כך היה כאשר מפקד שייטת 13 יואב גלנט נתמנה למפקד אוגדה ולימים לאלוף פיקוד הדרום. בהמשך מונה קצין מהקומנדו הימי למפקד הנח"ל וגם ארז צוקרמן מפקד ראשון של יחידת אגוז הגיע מהשייטת. באופן זה הוטמעו תורות לחימה מהשייטת ואיכויות בצבא היבשה.
לכידת ה'קארין איי'.
ב-3 בינואר 2002 נתפסה ספינת הנשק קארין איי (Karine A) בלב ים סוף, מדרום לאילת. כוח של הקומנדו הימי פעל בשיתוף יחידות נוספות של חיל הים ומסוקים של זרוע האוויר להשתלטות על האונייה ופריקתה מכלי הנשק שהובילה בסתר אל הרשות הפלסטינית. כשהבין צהל ש'קארין איי' יועדה להברחת אמצעי לחימה מתקדמים שמקורם באיראן, החלו אנשי חיל הים לתכנן מודלים מבצעיים ללכידת הספינה. לאחר שלב התכנון, עברו לוחמי חיל הים הכנות למבצע. האימונים נערכו בחשאיות מוחלטת ודרשו ריכוז רב, דיוק ומוכנות לכל תרחיש בלתי צפוי.
המבצע, שבצה"ל נקרא "תיבת נוח", יצא לפועל בחשאיות ובאישור הרמטכ"ל, רא"ל שאול מופז, ושר הביטחון, בנימין בן אליעזר, ובהוראת ראש הממשלה, אריאל שרון. 'קארין איי' החלה את דרכה בנמל בלבנון דרך סודאן. שם עלה צוות הספינה שכלל תשעה מלחים אזרחי ירדן ומצרים, וארבעה מאנשי משטרת החופים הפלסטינית. אנשי הצוות המצרים והירדנים חשבו שהם עובדים בשרותם של מבריחי רכוש גנוב ורק אנשי המשטרה הפלסטינית ידעו שמדובר בנשק.
אמצעי הלחימה שעל הספינה היו ארוזים ב-83 מכלים מיוחדים ואטומים מתוצרת איראן, שהכילו טילי קטיושות, סאגר, לאו (רקטה), אר.פי.ג'י, פצצות מרגמה ונשק קל. הספינה הייתה אמורה להגיע לנמל אלכסנדריה ושם להעביר את המכלים לכלי שיט קטנים יותר. כלי השייט הקטנים היו אמורים לשוט לעבר אל עריש, ולאחר מכן להפליג לרצועת עזה ובכך לספק את הנשק לארגון הטרור חמאס.
בשעה ארבע לפנות בוקר, ירדו לוחמי הקומנדו הימי ממסוקי זרוע האוויר באמצעות גלישת חבלים והחלו בהשתלטות על הספינה. איש מצוות האנייה לא גילה כל התנגדות. תוך זמן קצר הושלם תהליך ההשתלטות והמטרה הושגה בשלמותה. במשך 40 שעות הושטה 'קארין איי' ממקום ההשתלטות אל נמל אילת. בחיפושים בנמל על סיפונה של הספינה נמצאו בין היתר 345 קטיושות, 10 טילי סאגר ו-211 מוקשים נגד טנקים. מעבר לחימוש הרב לעצם תפיסת הקארין איי היו השלכות מדיניות שפגעו במעמדו הבינלאומי של יאסר ערפאת.
לחימה ביהודה ושומרון.
יחידת שייטת 13 החלה לבצע פעולות מיוחדות ביהודה ושומרון. בעת מבצע ללכידת מבוקש בשכם ב-6 ביולי 2004, נהרג קצין מהיחידה, סרן .
ביצוע תוכנית ההתנתקות.
בהמלך שנת 2005 עסק חיל הים בביצוע תוכנית ההתנתקות מרצועת עזה. מוצבי השליטה בחוף הרצועה: תל רידאן, מוצב אלוף ומוצב ארז פונו באוגוסט 2005. הוקם מוצב שליטה בזיקים. ואמצעי גילוי משוכללים הוצבו על מזח הפחם ובארובות תחנות הכוח רוטנברג ואשכול. באותה שנה התווספו לסדר הכוחות של חיל הים: 6 ספינות דבורה סימן 3 ושתי ספינות שלדג. בים המשיכו ספינות הבט"ש לאכוף את כללי התנועה בקרבת החוף של עזה.
השתתפות במלחמת לבנון השנייה.
ביולי 2006, במהלך מלחמת לבנון השנייה, הטילו ספינות הטילים סגר על חופי לבנון ופגעו במטרות חזבאללה בחוף. בפעילות זו נפגעה ספינת הטילים אח"י חנית, מדגם סער 5 מטיל חוף-ים C-802 שנורה על ידי החזבאללה בסיוע תחנת המכ"ם של הצי הלבנוני. טיל שני שנורה באותו אירוע הטביע אוניית סוחר מצרית נושאת דגל קמבודי. לפני המלחמה ראה צה"ל בחזבאללה ארגון טרור מקומי. במהלך המלחמה הוברר שיש לראות בו כוח קדמי של איראן בקרבת הגבול הצפוני של ישראל ועל חוף הים התיכון. הידיעה על הימצאות טילים מתוצרת איראן בידי ארגון החזבאללה קיבלה הערכת חסר במספן מודיעין. ספינות הטילים נערכו בקרבת החוף הלבנוני בצורה שאיננה מתאימה לאזור מוגן בטילים. פעולות הצוות לבקרת נזקים צמצמו את הנזק לספינה והיא הגיעה בכוחות עצמה לנמל. ארבעה חיילים שנמצאו באזור פגיעת הטיל בספינה נהרגו ומסוק יורוקופטר AS-565 פנתר ניזוק. עקב כך נפתחה ועדת חקירה אלך ממצאיה לא פורסמו.
חיל הים המשיך לקיים סגר נוקשה על נמלי לבנון שהביא את ממשלתה לדרוש הפסקת אש. כוחות שייטת 13 ביצעו פשיטות מהים על יעדים בחוף. מלחמת לבנון השנייה יצרה בציבור הרגשת מחדל כללית. אירוע הפגיעה באח"י חנית תיעל את הכעס כלפי חיל הים והישגי החיל במלחמה התגמדו.
השתתפות במבצע עופרת יצוקה.
בין 27 בדצמבר 2008 עד 18 בינואר 2009 במהלך מבצע עופרת יצוקה השתתף חיל הים הישראלי בהטלת סגר ימי על רצועת עזה ובתקיפת מטרות באש תותחים. הספינות קיימו נוכחות רצופה למניעת הברחות נשק לעזה דרך הים ולמניעת יציאה לפיגועים בישראל בדרך הים. בוצעו הפגזות חוף למטרות נקודתיות עם תותח אוטו מלרה 76 מ"מ. מערכות הנשק המדויקות פגעו לעיתים קרובות. במסגרת פעילות חיל הים הותקפו משגרי רקטות, בונקרים ובתים שבהם התבצרו מחבלים. הפעילות נעשתה בתיאום ישיר עם כוחות הקרקע שפעלו בגזרה. הספינות פגעו גם בסירות המשטרה הימית הפלסטינית שהגיעו לידי החמאס, בהם עשה החמאס שימוש.
תפיסת אוניית הנשק 'פרנקופ'.
מבצע תפיסת אוניית הנשק 'פרנקופ', (Francop) שנשאה את דגל אנטיגואה וברבודה, נקרא בצה"ל מבצע "ארבעת המינים". המבצע התרחש ב-3 בנובמבר 2009. זאת לאחר שישראל אספה מידע מודיעיני על כך שהספינה נושאת אמצעי-לחימה מתוצרת איראן ובכוונתה למסור אותם לידי חזבאללה. כוח בפיקוד סא"ל יואב אברג'יל, סגן מפקד שייטת ספינות הטילים, שכלל את אח"י אילת (סער 5), ספינות נוספות וצוותי השתלטות משייטת 13, עצרו את אוניית הנשק במרחק 100 מיילים ימיים מחופי ישראל.
רב החובל וצוות הספינה, לא ידעו כי הם מובילים חימוש שהוחבא במכולות, בין יתר הסחורות. הצוות שיתף פעולה באופן מלא עם לוחמי שייטת 13 והאנייה הושטה לנמל אשדוד, שם נפרקו ממנה אמצעי הלחימה.
מבצע תפיסת האונייה 'פרנקופ' תוכנן על פי מידע מודיעיני וכלל תרגולים של לוחמי זרוע הים לקראת ההשתלטות ולכלל התרחישים האפשריים. במהלך סריקת הספינה התגלו אמצעי-לחימה ב-36 מכולות שונות, כאשר סך הכל הכילה הספינה 500 טון של אמצעי לחימה. בין היתר נמצאו על הספינה 2,125 טילי קטיושה, 690 טילי גראד ו-2,100 רימוני יד אשר עתידים היו להגיע לידי ארגון הטרור חזבאללה. על המבצע פיקד מפקד זרוע הים, אלוף אלי מרום, ובאישור הרמטכ"ל, רא"ל גבי אשכנזי ושר הביטחון, אהוד ברק.
העשור השני של המאה ה-21.
חסימת משטי הפגנה לעזה.
מאז עליית חמאס לשלטון הוטל על חיל הים לאכוף את מדיניות הגבלת המרחב הימי המותר לדיג ברצועת עזה, ובפרט למנוע מספינות הנושאות אמצעי לחימה המיועדים לחמאס להגיע לחוף הרצועה. פעילי שמאל רדיקלי בינלאומיים ארגנו מספר משטים שמטרתם לפרוץ את הסגר.
כך נוצר משט המחאה לעזה בשנת 2010, שנועד לשבור את הסגר הימי על רצועת עזה. המשט כלל שש ספינות שמקורן במדינות שונות, שיצאו יחדיו מטורקיה אל עבר שטח הרצועה. על הספינות שטו פעילים פרו-פלסטינים ממדינות רבות, פוליטיקאים וחברי ארגונים אסלאמיים. הספינות, שהכריזו על עצמן כנושאות ציוד הומניטרי, סירבו לבקשת ישראל לפרוק את מטענן ולהעביר אותו דרך המעברים היבשתיים של ישראל ומצריים עם רצועת עזה, ודרשו להיכנס לפרוק את המכולות בנמל הרצועה בעצמם.
לצורך שמירה על הסגר הימי השתלטו לוחמי שייטת 13 על ספינות המשט במבצע שנקרא "רוחות שמיים 7". זאת כאשר חמש מתוך שש הספינות התנגדו בצורה פסיבית בלבד ואיש לא נפגע באירועים. הספינה הגדולה במשט, ה"מאווי מרמרה", (Mavi Marmara), שהפליגה תחת דגל קומורו, סירבה להוראות לפנות לאשדוד.
כוח חיל הים במקום נדרש להשתלט עליה. כוח לוחמים משייטת 13 שהובל במסוקים ירד לאנייה. במהלך ההשתלטות נתקלו הלוחמים בהתנגדות אלימה שלא היו מוכנים לקראתה. קבוצת מפליגים מאנשי ארגון מוסלמי קיצוני טורקי הצטיידו במוטות ברזל כבדים, והכו נמרצות ביורדים. נשק קל שנגנב מהלוחמים עצמם כוון לעבר לוחמי השייטת שנאלצו להגיב בהתגוננות בירי חי. על אף ההתנגדות האלימה, הושלמה ההשתלטות. האנייה הוכנסה לנמל אשדוד ומטענה נפרק ממנה. המטען תוכנן להיות מועבר דרך המעברים היבשתיים. התברר שהמטען היה סמלי ולא היה צורך בו, וחמאס סירב לקבלו.