בתקופת מלחמת העצמאות תרומתו של חיל הים לקרבות הייתה שולית וזאת עקב היעדר יכולת מבצעית, הכשרה מבצעית וכלים ייעודיים. פעילותו הקרבית המשמעותית הראשונה של השרות הימי הייתה הנחתת כוחות בגליל המערבי, באמצע מאי, במסגרת מבצע בן עמי. לחיל הים היו מספר עימותים עם ספינות מצריות שבהן לא נחלו אוניות חיל הים (כמו גם האוניות המצריות) הצלחה. לעומת זאת, חיל הים נחל הצלחה במבצע הטבעת "האמיר פארוק", יחד עם שולת מוקשים מצרית, באוקטובר 1948. היה זה מבצע הקומנדו הימי הראשון תחת היררכיית חיל הים אף על פי שיחידת קומנדו-ימי אורגנית טרם הוקמה והיא הייתה חלק ממבצעי החוליה. במקביל פעלו אנשי חיל הים לסיכול משלוחי נשק מאיטליה לכוחות הערביים. מבצעים אלו כללו את הטבעת האוניה "לינו" בנמל בארי שבאיטליה ומבצעי שלל-1 ושלל-2.
ביולי סייעו אוניות החיל בהפגזה מהים של טירה, ג'בע ועין ע'זאל (המשולש הקטן).
בליל 17 ביולי הפגיזו ווג'ווד ואח"י אילת את צור. כחלק מן המאמץ לסיוע לכוחות היבשה הוקמה בחיל הים יחידת נחיתה שתפקידה היה לסייע בחזית הדרום ב"קרבות עשרת הימים" (אמצע יולי 1948). יחידה זו ספגה אבדות כבדות בקרב בית עפה כנגד המצרים. למעשה היו אלה רוב אבדותיו של חיל הים במלחמה.
בסיכום דף תרומתו של חיל הים במלחמת השחרור נסתבר כי הערכת המטכ"ל לחיל הייתה כאל חיל שתרומתו שולית ולכן סבל בהמשך מתקציב נמוך. ההשקפה הייתה כי יש לחזק את כוחות היבשה.
בין מלחמת העצמאות לבין מלחמת סיני.
במרץ 1949, לקראת סיומה המעשי של המלחמה, ועדה בראשות שאול אביגור בחנה את מעמד החיל וזיקתו למטכ"ל וכן את הרכב מטה חיל הים. על פי ממצאי הוועדה הוחלט כי מעמד חיל הים יהיה שווה ערך לזרועות האוויר והיבשה, במסגרת פיקוד מאוחדת לשלוש הזרועות בדרג של הפיקוד העליון. בראש חיל הים יעמוד מפקד, דוגמת חיל האוויר. שולמן התפטר מתפקידו בשל מחלוקות קשות עם ידין, ובעקבותיו התפטר גם זק, על פי בקשתו של בן-גוריון. מוניה מרדור מילא באופן זמני את תפקידו של שולמן, ושמעון פרס את תפקידו של זק במשרד הביטחון (החל מאפריל 1949). במאי מונה שלמה שמיר למפקד החיל. היה זה המינוי הראשון לתואר "מפקד חיל הים", ולמעשה כאן מסתיים שלב הפיקוד הכפול ואי הבהירות הפיקודית במטה חיל הים.
בתקופתו של שמיר החל חיל הים לעבור תהליך בנייה וארגון. ראשית נקבע כי שמות דרגות הקצינים יהיה כנהוג בצה"ל. השמות השאולים למקבילה מציי ארצות הברית והצי המלכותי בוטלו. בעקבות הפקת לקחים מהיעדר מקצועיות מינה שמיר את שמואל טנקוס כמד"ר וקציני החיל החלו לעבור השתלמויות פנים חיליות בעיקר בנושא נוהג אונייה וניווט. חיל הים עדיין לקה בחסר בלימודי ים של קציני ים מחילות ים מסודרים.
עם כניסתו של מרדכי לימון לתפקיד מפקד חיל הים קציני חיל הים החלו להישלח להשתלמויות מקצועיות בצי הבריטי ובצי הצרפתי. תהליך זה הועצם עם כניסתו של שמואל טנקוס לתפקיד מפקד חיל הים. בתקופה זו נשלחו קציני חיל הים לאימונים במתקנים טקטיים במלטה, לאימוני תותחנות בצי הבריטי. בתקופתו הפליגו לראשונה ספינות חיל הים לארצות הברית וקנדה (1951) והוגש סיוע לנפגעי רעידת אדמה ביוון (1953). לצד זאת אירע אסון כאשר סירת אימונים ושבעה אנשי צִוותה נעלמה ולא נמצאה מעולם (1952).
תקופתו של טנקוס מתאפיינת כתקופת ההתעצמות. במהלך כהונתו, שנסתיימה בשנת 1960, חיל הים רכש שתי משחתות מטיפוס Z: ק-40 "יפו" וק-42 "אילת". בנוסף החלה הקמת שייטת הצוללות בראשותם של יוסף דרור והדר קמחי. רכש המשחתות היווה נדבך חשוב בתהליך בניית הפיקוד הימי והכשרת הקצין. השתלמות הצוותים בצי הבריטי ותהליך ה-Build-Up שהם עברו הווה גרעין חשוב להנחלת פיקוד ימי. תהליך זה נשא פרי ובשנת 1956 במהלך מבצע סיני לכדו משחתות חיל הים בסיועם של הצרפתים וגיבוי אווירי את המשחתת המצרית איברהים אל אוול שהפכה לאח"י חיפה היא ק-38.
למרות התעצמות החיל סבל חיל הים מתקציב קטן ובשנת 1956 הוחלט להקים יחידת ספינות מילואים המבוססת על סירות מכמורת הקרויה יחידת "סד"ג" (ספינות דיג). מפקד היחידה, שמנתה בראשיתה שמונה סירות דיג, היה רס"ן יהודה רותם, דייג וחבר קיבוץ שדות ים (מאוחר יותר מנכ"ל "צים"). היחידה הייתה מבוססת על צי ספינות הדיג ששגשג באותה עת. לכל ספינה היה צוות קבוע שנקרא לעיתים לאימונים. קברניטי הספינות עברו קורסים צבאיים כדוגמת פיקוד, בקרת אש, בקרת נזקים וכו'. על הספינות שגויסו הותקנו כנים לתותחי אורליקון והן צוידו במכשירי קשר. בסיום הפעילות פורקו כל אמצעי הקשר והלחימה מן הספינות. תפקידי היחידה היו מגוונים והיו בעיקר סיור. המתקנים הצבאיים הוסוו וקיומה של היחידה נשמר בסוד, בין השאר כדי שדיג מסחרי ישראלי יוכל להתקיים כרגיל בלי שכל ספינת דיג תחשד בפעילות צבאית.
מלחמת סיני.
מבחנם הראשון של הסד"גים היה במבצע קדש. הספינות פטרלו כמשמר חופים ועסקו בהובלת חיילים ונשק. בשלהי המלחמה הייתה היחידה שותפה להעלאת יהודי פורט סעיד, מבצע שלובה אליאב היה אחד ממארגניו ושנשמר שנים בסוד. לצורך כך נצבעו מחדש הספינות של הקיבוצים סער ונווה ים ושמן הוסב לשמות איטלקיים. הספינות הפליגו לנמל פורט סעיד, שהיה בשליטה צרפתית-בריטית, שם העלו על האוניות הקטנות כ-180 איש שהצטופפו על הסיפון ובחדר האוכל. הספינות הגיעו לחיפה בשלום לאחר 20 שעות הפלגה בים סוער.
שיא פעילות יחידת הסד"גים היה במלחמת ששת הימים שעה שהספינות עסקו בתפקידי נ"מ, שמירה על נמל חיפה ונמל אשדוד מפני צוללות, הובלת יחידות ושמירת חופים. הצורך בצי ספינות הדיג פחת אחרי המלחמה.
בין מבצע סיני למלחמת ששת הימים.
עם סיום כהונתו של שמואל טנקוס בשנת 1960 מונה אלוף יוחאי בן-נון כמפקד חיל הים עד לשנת 1966. עקב היותו חסר ניסיון בעבודת מטה החליט למנות את אל"ם שלמה אראל כסגנו לתפקיד רמחי"ם (ראש מחלקת ים). בשנות ה־60 היו ברשות חיל הים שלוש משחתות ופריגטות, ספינות טורפדו ונחתות טנקים. כן כלל חיל הים מספר צוללות מתוצרת בריטית מימי מלחמת העולם השנייה. ציוד זה היה מיושן וגילו היה כעשרים שנה ולכן לא ענה על אתגרי הזירה המתחדשת. בשל כך החלה חשיבה מחודשת על הצטיידות חיל הים ופיתוח תורת לחימה. החל סקר כלי שיט ובחינת מספנות שתוכלנה לספק כלי שיט מתקדם שיענה לאתגרי הזירה ואמצעי הלחימה של ציי ערב שכללו ספינות טילים וטילי ים-ים סובייטים. הוחלט על הקמת מנהלת "פרויקט שלכת" הוא פרויקט ספינות סער. בסוף תהליך זה אותרה המספנה של פליקס אמיו בשרבור כגוף המבצע ואילו התכנון היה של מספנות האחים לורסן בגרמניה. הוקמה משלחת שבראשה עמד אל"ם ביני תלם וצוותים טכנים ראשונים נשלחו לצרפת בשנת 1965. החוזה שנחתם קבע אספקה של 12 ספינות טילים. תקופה זו הייתה שלהי תור הזהב בין ישראל וצרפת.
כדי להתגבר על העדיפות הכמותית והטכנולוגית של הצי המצרי החל חיל הים לפתח תורת לחימה של ספינות טילים. במסגרת זו החל פיתוח טיל ים-ים מתביית מכ"ם, שהמנוע הרקטי שלו אינו מייצר רתע כך שניתן יהיה לשגרו מכלי שיט קטן יחסית. תוכנית זו הייתה חדשנית וסביבה נבנתה תוכנית ההצטיידות של חיל הים שכללה בניית צי של ספינות מהירות שיחומשו בטילי ים-ים "גבריאל" כאשר ראשית התכנון היה של רפא"ל בפיתוח טיל לוז שנכשל והמשכו בתעשייה האווירית. התוכנית אושרה במטה הכללי של צה"ל בשנת 1963.
בניית ספינות הסער הייתה המשימה העיקרית של חיל הים באמצע שנות ה-60 של המאה העשרים. אראל כראש המטה של החיל ריכז ושלט בניהול הפרויקט. כך הפך הלכה למעשה לראש פרויקט הבניה ופיתוח האמל"ח (אמצעי הלחימה) של ספינות הסער.
ספינות הסער.
כדי לעמוד בהצלחה במשימות החיל במלחמה נדרשה יזמה התקפית – שהיא הפעלה מושכלת של כלי שיט באיכות ובכמות ליצור עדיפות זמנית ומקומית. עיקרי התוכנית היו:
בשנת 1966 מונה שלמה אראל למפקד חיל הים. בתקופה זו חיל הים היה בתהליך רכש והתעצמות של ספינות טילים, צוללות וספינות פטרול מסוג "דבור" שנרכשו מארצות הברית. ספינות אלו נכנסו לשרות לאחר מלחמת ששת הימים והחליפו את המשחתות והטרפדות. הייתה זו נקודת מפנה בחיל הים מכמה טעמים. ראשית הייתה זו תקופת מעבר וקליטת כלים חדשים והוצאה משירות של כלי שיט ישנים. במקביל החלו בחיל לעבוד על אמצעי לוחמה אלקטרונית בשיתוף עם רפא"ל והתעשייה האווירית.
מלחמת ששת הימים.
בתקופה זו פרצה מלחמת ששת הימים אשר שוב חשפה את חיל הים כחיל שתרומתו למלחמה שולית.
במהלך מלחמת ששת הימים פשטו לוחמי שייטת 13 על נמלי פורט סעיד ואלכסנדריה וכן בשלושה נמלים בסוריה אך ללא הצלחה. בפשיטה באלכסנדריה נפלו בשבי שישה לוחמי שייטת 13.
חיל הים הפעיל מערך של התגוננות נגד צוללות שכלל סיורי אוויר וחיפושים על ידי משחתות ואח"י נוגה (ק-22) ובכך מנעה מצוללות מצריות לפגוע בשייט אל וממדינת ישראל בכל מהלך המלחמה. לאחר תפישת חצי האי סיני ומתקפת כוחות הקרקע והאוויר תפש חיל הים את שארם א-שייח' ללא התנגדות ונפתחו מצרי טיראן לשיט ישראלי.
במהלך מלחמת ששת הימים תקף חיל הים בשגגה את אוניית הביון "ליברטי" של הצי האמריקאי השישי באירוע הידוע כתקרית ליברטי. ב-8 ביוני 1967 הותקפה הליברטי מן האוויר ומן הים על ידי ספינות טורפדו והוסבו לה אבדות כבדות ונזק רב. העניין העיב על יחסי ארצות הברית ישראל, כששני הצדדים טענו לחפותם. חיל הים טען לטעות בזהוי וזיהוי הליברטי כספינה המצרית "אל קאזיר" ובנוסף נטען שהליברטי שייטה באזור שאסור היה לה להמצא בו על פי ההנחיות לצבאות השונים.
במלחמת ההתשה.