לאחר מלחמת ששת הימים, באוקטובר 1967, טובעה המשחתת "אילת" עת הייתה בשייט פטרול להפגנת נוכחות על ידי ספינות טילים מצריות מול נמל פורט-סעיד. כעשרה שבועות אחרי טיבוע ה"אילת" אירע אסון נוסף והוא טביעת הצוללת "דקר", במסעה מבריטניה לישראל.
במהלך כהונתו של יוחאי בן-נון החלה בנייתו של הכוח הימי בתוכנית ספינות סער שבאה לידי מימוש רק לאחר מלחמת ששת הימים בפיקודו של אברהם בוצר. פיתוח תורת לוחמת ספינות סער חמושות בטילי ים-ים נעשה בהובלתו של מפקד שייטת ספינות הטילים אל"ם הדר קמחי. הוחלט על מבצע נועה לשם השגת 5 ספינות הטילים שנשארו עצורות בנמל שרבור עקב האמברגו הצרפתי שהושת על ישראל על ידי דה-גול בעקבות מלחמת ששת הימים.
בשנים 1967 עד 1969 הגיעו לישראל ספינות הטילים הראשונות. הספינות הגיעו ללא חימוש וכל מערכות הלחימה הורכבו בישראל. בניית הספינות הקדימה את פיתוח ייצור מערכות הנשק. שלוש הספינות הראשונות הופעלו כספינות תותחים ונקראו "סער 1". בשלוש הספינות הבאות הותקנו גם הטילים עם הגעתן לישראל והן נקראו "סער 2". שש הספינות הבאות תוכננו להתקנת תותח 76 מ"מ והן נקראו "סער 3". בהמשך הותקנו טילים גם בספינות הראשונות וכך הפכו גם הן לדגם "סער 2".
ספינות לים האדום - ספינות הסער שנבנו בשרבור תוכננו לזירת הים התיכון והוצבו שם. לאחר כיבוש סיני במלחמת ששת הימים ראה שר הביטחון משה דיין צורך להפעיל כוחות ימיים בזירה זאת שיהיו מסוגלים למנוע הסגר ימי. הריחוק של זירת העימות באב אל מאנדב מנמל הבית - בסיס מפרץ שלמה בשארם א-שייח' - תנאי הים ומזג האוויר הקשה של הים האדום דרש ספינות גדולות יותר. על פי הנחיית שר הביטחון משה דיין הוזמנו שש ספינות סער 4 במספנות ישראל שיתאימו לזירת ים סוף. "רשף" ו"קשת" היו הראשונות שהושקו במספנות ישראל ערב מלחמת יום הכיפורים.
במקביל לבניית הספינות פיתח חיל הים מערכות לוחמה אלקטרונית, שנועדו לסייע לסטי"לים בהתמודדות עם הטילים הסובייטיים שהיו בעלי טווח גדול מזה של טילי ה"גבריאל". חיל הים הניח תחילה שהטילים הסובייטיים תוכננו נגד אניות גדולות ולא יצליחו לפגוע במטרות קטנות כמו ספינות הטילים, אך הטבעת ספינת הדיג "אורית" בירי טילי "סטיקס" הוכיחה שהטיל אפקטיבי גם כנגד ספינות קטנות. עקב כך גובש מענה טקטי וטכנולוגי רחב יותר שכלל את מערכת לוחמה אלקטורנית מסוגים שונים, "אבשלום", רקטה לפיזור מוץ להטעיית מכ"ם האויב, ורקטה "אמנון" להגנה עצמית. פותחה תורת לחימה שתורגלה בים ובמתקן תרגול טקטי, ועל פיה זיהו ספינות הטילים ממרחק את ספינות האויב על פי שידורי המכ"ם שלהן, הטעו את הטילים שנורו לכיוונן, וצמצמו את הטווח עד לטווח היעיל של טילי "גבריאל" וכל זאת תוך ביצוע תמרוני התחמקות. ב-1973 כבר הייתה שייטת ספינות הטילים מתורגלת בהפעלת הספינות החדשות ותורת הלחימה שלהן. נערכו תוכניות מגירה התקפיות שתורגלו, שבהן נוצלו היכולות הטכנולוגיות שנרכשו בתחום הלוחמה האלקטרונית.
שיפור מוכנותו המבצעית של חיל הים ניכרה היטב במלחמת ההתשה, עת החיל נטל חלק בפעולות רבות ומוצלחות כגון הפשיטה על האי גרין והפשיטה המשוריינת בחוף המצרי בצפון מפרץ סואץ, בצורות קרב שונות, כגון לוחמה ימית קלאסית, חבלה בספינות בנמליהן על ידי לוחמי קומנדו ימי, סיוע בפשיטות משולבות וכוח גיבוי כבמבצע אביב נעורים והנחתת כוחות רגליים ומשוריינים. חיל הים שוב ספג אסון – אסון משאית התחמושת שבו משאית ובה מוקשים רבים התפוצצה בנמל הצבאי באילת וגרמה ל-24 הרוגים.
המצרים הגיבו בפעילות נגד ופעמיים הצליחו חיילי קומנדו ימי מצריים לחדור לנמל אילת (מנמל עקבה הסמוך), ולגרום לנזקים. המצרים הוכיחו את יכולתם לפגוע גם בכלי שיט קטנים כאשר ב-13 במאי 1970 תקפו בטילי "סטיקס" והטביעו את ספינת הדיג "אורית" מול חוף סיני. שני דייגים נהרגו ושניים הגיעו לחוף בשחייה. באותו לילה גילתה אח"י סער בזמן סיור מצפון לאל עריש מכ"ם הסט"ל המצרי ואף את מכ"ם טיל "סטיקס" לזמן קצר בלבד. הספינה ביצעה פעולות מאולתרות בהתגוננות נגד טיל ("נט"ל) וירי הטעיה של שתי רקטות אבשלום. בדיעבד הסתבר שהמרחק המשוער בינה לבין האוסה המצרית באותו זמן היה כ-53 עד 58 מייל.
למרות השינוי שעבר חיל הים בתקופה זו, טרם חילחלה התודעה שחיל הים יכול ומסוגל לסייע במאמץ הלחימה היבשתי והגלובלי. מהפך החשיבה בנושאים אלו החל להתהוות לאחר הישגי החיל במלחמת יום הכיפורים ותרומתו במלחמת לבנון הראשונה בשנת 1982.
מלחמת יום הכיפורים ואחריה.
בשנת 1972 מונה בנימין תלם למפקד חיל הים. במהלך כהונתו פרצה מלחמת יום הכיפורים, חיל הים היה מבין החילות הבודדים בצה"ל שהתכוננו היטב למלחמה. שנות ההכנה והטמעת תו"ל לחימת טילים ושימוש באמצעי לוחמה אלקטרונית ושיבוש מכ"ם וגנבת מטרות בעזרת מוץ ("Chaff") ולולאות זיכרון תדר ("FML") שהובלו על ידי חרות צמח נשאו פרי. חיל הים עבר מהפך תפיסתי ועבר מתפיסה מגננתית לגישה התקפית יוזמת. באותה תקופה הסד"כ של חיל הים מנה 12 ספינות מדגם "סער 3" משרבור ושתי ספינות מדגם "סער 4" שנבנו במספנות ישראל. סד"כ זה איפשר פיצול הכוח לשתי זירות בצורה יעילה מבחינת כוח אש. מהירות הספינות ואמצעי הלחימה שבהן איפשרו תגובה מהירה ויעילה כנגד איומים הן בקרבת החוף והן בעומק הים. גישה זו הייתה שונה באופן מהותי מגישת הסיור ההגנתי בעידן המשחתות. גודלם הקטן יחסית של כלי השיט צמצם את שטח חתך המכ"ם שלהם ("שח"ם") לעומת זה של המשחתות האיטיות. מעטה הל"א סיפק להם אמצעי הגנה כנגד טילי האויב. טילי הסטיקס הסובייטים היו ארוכי טווח ביחס לטילי הגבריאל ולכן כדי להגיע למגע נאלצו כלי השיט של חיל הים לצמצם מרחק מה שהעלה את פגיעותם, אך מעטה הל"א סיפק להם הגנה נגד בעיה זו. חידושים אלו ונקיטת היוזמה העמידו את חיל הים כחלוץ בלחימת טילי ים-ים בעידן לוחמת הטילים הימיים. קרבות הים במלחמת יום הכיפורים, בהם קרב לטקיה שהוא קרב הסטי"לים הראשון בהיסטוריה, היוו הוכחה ליעילות התפיסה המבצעית של ספינות הסער.
תחת פיקודו של אל"ם מיכאל (יומי) ברקאי, התקיפה שייטת 3 את ציי סוריה ומצרים במים הטריטוריאליים שלהן וטיבעה את מרבית ספינותיהם. לאחר שתי יממות, עם התקדמות המערכה, פתחו ספינות שייטת 3 בהפגזת מתקני דלק ונמלים בסוריה ובמצרים. לאחר השגת ההכרעה בקרבת חופי האויב הופעלו ספינות "סער 4" בזירת כרתים ומלטה והניאו את המצרים מלקיים שם מצור ימי על ישראל.
לאחר מלחמת יום הכיפורים המשיך חיל הים בתהליך ההתעצמות. עוד ספינות "סער 4" יוצרו במספנות ישראל בהובלתו של חיים שחל, למערכת הנשק "גבריאל" הוספו טילי "הרפון" אמריקאים. על מנת לחזק את הכוח הימי בזירת הים האדום, במפרץ סואץ ובמפרץ אילת, הועברו בהפלגה ספינות טילים מדגם "סער 4" (מתוצרת ישראל); אח"י רשף ואח"י קשת במבצע מוניטין מחיפה לשארם א-שייך. תקופת מה אחר כך הפליגו אח"י רומח ואח"י כידון וספינות טילים מדגם "סער 2" (מתוצרת צרפת) אח"י עכו ואח"י חיפה, מחיפה סביב יבשת אפריקה לשארם א-שייך. חיל הים עסק בעיקר בפעילות ביטחון שוטף והגנה על החופים. ספינות הסיור של חיל הים בשיתוף מערך הגילוי החופי, סיכלו פיגועים מן הים והטביעו עשרות סירות מחבלים לאורך השנים.
בשנת 1977 נקלטו צוללות מדגם "גל" שיוצרו באנגליה. בשנת 1981 ספינת הטילים אח"י געש עלתה על חוף סעודיה בים סוף בשל מחדל פיקודי. הספינה חולצה בסיוע חיל ההנדסה הישראלי הודות לשיתוף פעולה פאסיבי של הסעודים.
בין המלחמות עסק חיל הים במבצעי ביטחון שוטף רבים, בהגנה ובתקיפה כאחד, ולוחמי שייטת 13 פשטו מהים על בסיסי מחבלים רבים.
בסוף שנות ה-70 החל המהלך של פיתוח הכוח הימי, שהוביל לבנייתן של ספינות הטילים מדגם סער 5 והצוללות מסדרת דולפין.
מלחמת לבנון ולאחריה.
לאחר מלחמת יום הכיפורים החלה לחדור התודעה בפיקוד העליון של הצבא כי חיל הים הוא זרוע שניתן לשלבה בצורה משמעותית במאמץ הלחימה היבשתי והימי. חיל הים הפך לגורם התקפי ויוזם יותר.
המבחן הראשון של חיל הים בפעולה מורכבת משולבת בקנה מידה גדול עם כוחות היבשה הממוכנים היה במבצע שלום הגליל בשנת 1982. על חיל הים הוטלה משימה של הנחתת כוח שריון שהיה מורכב מטנקי שלל "טירן" (שלא הונחתו לבסוף ולא נשלחו לנחיתה) וכן חי"ר ממוכן של חטיבת הצנחנים בפיקודו של אל"ם יורם יאיר. כוח הצנחנים המתין בחוף לכוחות הנעים מן היבשה ואיבטח את חוף הנחיתה, ולבסוף התקדם לביירות. פעולה זו הייתה פעולת איגוף ימי הגדולה ביותר, לראשונה בתולדות צה"ל. מטרתה הייתה ליצור חסימה מצפון לכוחות המחבלים הנסוגים עקב התקדמות כוחות צה"ל בצירי היבשה בחזית המערבית, אסטרטגית תמרון זו נקראת פעולת מלקחיים. במהלך מבצע זה הונחתו משלוש נחתות, "בת-שבע" ושתי נחתות נוספות של ששים מטרים, מאות כלי רכב משוריינים ואלפי חיילים בחוף נהר אל-אוואלי שמצפון לעיר צידון בלבנון.
בנוסף לפעולת הנחיתה הוטלו על ספינות הטילים משימות הטרדה וחיפוי לכוחות הנוחתים וכן סיוע לכוחות הקרקע. הירי המדויק מן הים סייע לכוחות היבשה, בכך שהאויב היה צריך להפנות משאבים הן למגננה ביבשה והן מן הים.
ב-16 יוני 1982, במבצע דרייפוס, טרפדה צוללת "גל" אניית סוחר לבנונית בשם "טרנזיט" ועליה פליטי מלחמה, עקב חשד שמדובר במחבלים. בתקיפה נספו 25 מנוסעי האונייה.
שייטת הנחתות פורקה לאחר המלחמה למרות הוכחת הצלחה, לא הוקצו תקציב ומשאבים לבניית נחתות חדשות.