Passato all'ammiragliato nel 1911, l'anno della Crisi di Agadir, Churchill si dedicò da subito ad un ampio programma di ammodernamento della Royal Navy, per mantenere la superiorità rispetto alla Germania. Fu un pioniere nello sviluppo dell'aviazione di marina (prese lui stesso lezioni di volo), ordinò la sostituzione delle bocche da fuoco navali con delle nuove da 381 mm. Predispose il varo di nuove classi di navi, come la "Queen Elizabeth" e la "Arethusa". In queste riforme Churchill fu ispirato dall'ammiraglio John Fisher, che per molti anni era stato il motore dell'innovazione della Royal Navy. Sempre incoraggiato da Fisher, promosse anche la modifica dei motori delle navi militari da combustibile a carbone in quelli a petrolio, il che rese necessario garantire un rifornimento continuo di questa materia prima. A questo scopo, Churchill negoziò e fece approvare alla Camera dei Comuni un contratto di acquisto da parte dello Stato della quota del 51 per cento della Anglo-Persian Oil Company, con diritto di utilizzazione di tutto il petrolio estratto dalla compagnia. Si adoperò anche per raggiungere un accordo su una moratoria degli armamenti navali con la Germania, utilizzando come intermediario il finanziere anglo-tedesco Ernest Cassel, già grande amico di suo padre e del re Edoardo VII, nonché il magnate amburghese della cantieristica Albert Ballin, senza tuttavia ottenere risultati significativi.