За време Руско-јапанског рата Колчак је прекомандован 1904. у Порт Артур. Командовао је крстарицом и добио је медаљу. Како се продужила опсада луке постао је командант копнене војске. Био је рањен и заробљен. Због лошег здравља ослобођен је пре краја рата. Постао је један од оних који су модернизовали руску војску. Био је у поморском штабу од 1906. и придружио се балтичкој флоти, када је избио Први светски рат. Надзирао је опсежно постављање обалних минских поља и командовао је поморским снагама у Ришком заливу. Унапређен је августа 1916. у вицеадмирала, као најмлађи вицеадмирал у руској морнарици. Постављен је за команданта Црноморске флоте. Главни задатак је био да буде подршка копненим операцијама војске генерала Николаја Јуденича против Османског царства. Осим тога имао је задатак да се супротставља претњи подморница и да планира инвазију Босфора. Колчакова флота је веома успешно потапала турске бродове. Пошто није биле друмске везе између угљенокопа у источној Турској и Константинопоља напади руске флоте изазвали су велике проблеме Турској. Током 1916. заједничким копнено-поморским нападом руска црноморска флота је помогла да се освоји Трабзон. Током његове команде десила се и несрећа када је велики руски дреднот „Царица Марија“ експлодирао у луци Севастопољ 7. октобра 1916. године. Након Фебруарске револуције, Црноморска флота је утонула у хаос. Колчака су сменили у јуну 1917. године. Путовао је у Британију и Америку као војни посматрач. Додељен му је Краљевски орден Белог орла.