tersanelerin iyileştirilmesine rağmen yerli üretim tercih edilmedi, Birleşik Krallık'tan ve Fransa'dan savaş gemileri satın alındı. Bu satın alınma işlemleri dış borçlarla karşılanıyordu ve Osmanlı maliyesi zor duruma giriyordu. Abdülaziz tahttan indirildiğinde, Osmanlı donanması en güçlü donanmalar arasında görülmekte idi. Fakat, Osmanlı donanması sayıca güçlü olsa da nitelik bakımından zayıftı.

II. Abdülhamid döneminin ilk yılında Rusya ile savaş başladı. Bu savaşta Osmanlı donanmasının faaliyetleri hakkında bulunabilen tek bilgi, Mirliva Hasan Paşa'nın Kafkasya kıyılarını ablukaya almakla görevlendirildiğidir. Savaşın ardından, Kafkasya'dan göç edenlerin bir kısmı deniz yoluyla taşındı. II. Abdülhamid, savaşın ardından donanmayı Haliç'e hapsetti. 1882'de Mısır'ın Birleşik Krallık tarafından işgal edilmesi üzerine iki adet torpidobot ve buharlı deniz taşıtı (İstimbot) satın alındı. II. Mahmud döneminde olduğu gibi, bu dönemde de Amerikalı uzmanlar getirildi ve yenileme çalışmaları devam etti. Bu dönemde ABD'nin denizcilik teknolojisi takip edildi. 3 Nisan 1890'da Deniz Astsubayı Sınıfı kuruldu. 1892 yılında "Abdül Kadir" zırhlısı kızağa kondu; fakat teknik yetersizlikler ve mali sıkıntılar ile bu proje yıllarca sürdü ve 1914 yılında da iptal edildi. Bu arada, 1897 yılında başlayan savaş üzerine Osmanlı donanması, gövde gösterisi amacıyla denize açıldı; savaşın ardından donanma tekrar atıl kaldı. ABD'den gemi satın alınması ve gemilerin onarılması konusunda da çalışmalar yapıldı. 1899 yılında ABD'nin William Cramp Gemi Yapımı Şirketi'nden bir adet kruvazör sipariş edildi, Eylül 1901'de anlaşma imzalandı. Üç taksit halinde ödeme yapıldı, padişaha düzenli olarak gemi hakkında raporlar verildi ve "Mecidiye" kruvazörü, Nisan 1904'te fiilen donanmaya katıldı. 1901 yılında, Britanya'nın Armstrong Şirketi'ne bir adet kruvazör sipariş edildi ve Kasım 1902'de kruvazörün inşasına başlandı, bazı Türk subayları Britanya'ya gönderildi ve çalışmalar takip edildi. Taksitler ödendi, Nisan 1904'te "Hamidiye" kruvazörü, donanmaya katıldı. Aynı zamanda, Birleşik Krallık'tan iki adet vapur satın alındı. II. Abdülhamid için bir yat ve istimbot, "Hamidiye" ile beraber inşa edilip donanmaya katılmıştı. Kasım 1904'te "Hamidiye", "Mesudiye" ve "Mecidiye" kruvazörleri incelendi, deneme atışları yapıldı. 1900 yılında Almanya'dan iki adet torpidobot sipariş edildi, donanmadaki bazı gemiler için araç gereç ve torpido satın alındı. "Asar-ı Tevfik" fırkateyni Almanya'da modernize edildi ve Eylül 1905'te çalışmalar bitti. "Berk-i Satvet" ve "Peyk-i Şevket" gemileri de dönemin son model Alman kazanları ile donatıldı.

Bununla beraber bazı Osmanlı savaş gemileri İtalya'da modernize edildi. 1904'te bir İtalyan firması olan Ansaldo-Armstrong ile Osmanlı hükûmeti, Tersane-i Amire'de kruvazör inşası için anlaştı. Tersane-i Amire'de üç adet korvetin tamir çalışmaları başladı. Eylül 1907'de "Hamidiye"'nin benzerinin inşa edilmesi için İtalyan şirketi ile anlaşma imzalandı, sipariş edilen savaş gemilerinin çalışmaları takip edildi ve bazen kontroller yapıldı. Geçmişte Britanya donanmasında hizmet etmiş Hasan Rami Paşa 1907 yılında donanmanın başına getirildi ve bu dönemde Amerikan ve Britanyalı uzmanların modernleşme çalışmalarındaki faaliyetleri arttı. 1907 yılında Osmanlı donanmasının savaş gemileri şöyleydi: 

Bu arada yaklaşık 800 tonluk "Drama" isimli savaş gemisi, İtalya'dan sipariş edilmişti. 1904-1907 arasında "Mesudiye", "Asâr-ı Tevfik", "Muin-i Zafer", "Avnillah" ve "Feth-i Bülend" isimli zırhlı savaş gemilerinde bakım çalışmaları yapıldı. Bu dönemde bazı torpido botlar ve gambotlar Tersane-i Amire'de inşa edildi. Torpido botların ve muhriplerin büyük kısmı yabancı ülkelerden sipariş edilmişti. 1910 yılına kadar sipariş edilen gemilerin tamamına yakını donanmaya katıldı. 1909'da, uzun süredir Haliç'te atıl durumda bekleyen Osmanlı donanması denize açıldı. Aynı yıl, 31 Mart Olayı ile II. Abdülhamid tahttan indirildi ve yerine V. Mehmed geldi. Donanma Cemiyeti kuruldu. Bu cemiyet, halkın bağışları ile donanmaya destek veriyordu. Yunan donanması ise torpido ve kruvazör yönünden güçlenmekte idi, bu donanma ile rekabet halinde olan Osmanlı donanmasının güçlendirilme çalışmaları devam etti. Osmanlı denizci subayları, donanmanın gelişmesi için iki aylık maaşlarından vazgeçti. Bir Britanya subayı olan Amiral Sir Douglas Gamble, Osmanlı donanmasının modernleşmesi için faaliyetlere başladı. Gamble, donanmadan yaşlı subayların çıkartılıp yerlerine eğitimli Britanya subaylarının getirilmesini gerekli gördü. Gamble, donanmanın ancak talim yapabilecek düzeyde olduğunu padişaha bildirdi. 1910 yılında Gamble'nin karşı çıkmasına rağmen Halil İbrahim Paşa, Bahriye Nazırı oldu ve donanmada Almanların etkisi artmaya başladı. Bunun üzerine Gamble istifa etti. Gamble'nin ardından Britanya subayı Sir H. P. Williams geldi. Osmanlı yönetimi, Almanlardan eski bir destroyer almaya karar verdi ve bu da tepki aldı; yine de Alman askeri ataşesi von Strempel, Osmanlı donanmasında Birleşik Krallık nüfuzunun tekrar artmasından endişeleniyordu. Harbiye nazırı Mahmud Şevket Paşa, Almanya'dan gemi alımını desteklemekte idi ancak Britanya siyasi ilişkilerin olumsuz etkilenmesinden kaygılanıyordu. Britanya ve Almanya firmaları arasında rekabet başladı. Bu arada Yunanistan donanmasına "Averof kruvazörü" katıldı. Alman donanmasından iki adet eski savaş gemisi 1.250.000 mark karşılığında satın alındı. Von Strempel'e göre Birleşik Krallık ile olan nüfuz yarışını Almanlar kazanmıştı. Brandenburg sınıfı SMS "Kurfürst Friedrich Wilhelm" ve SMS "Weißenburg" zırhlıları, isimleri "Barbaros Hayreddin" ve "Turgut Reis" yapılarak Osmanlı donanmasına katıldı. Bazı Fransa ve Britanya gazeteleri, Osmanlı'nın kandırıldığını ve gemilerin çok eski olduğunu belirten haberler yazdı. Bu gemilerin satın alınmasından sonra Mahmud Muhtar Paşa, Bahriye Nazırı oldu ve von Strempel ile yaptığı görüşmede "Barbaros Hayreddin" ile "Turgut Reis" zırhlılarının ücretsiz yenilenmesi gerektiğini söyledi. Ancak von Strempel gemilerin gayet iyi durumda olduğunu belirterek reddetti. "Barbaros Hayreddin" zırhlısının onarım çalışmaları başladı. von Strempel, Almanya'ya gönderdiği raporda Gazi Mahmud Paşa'ya söylediğinin aksine gemilerin eski olduğunu ve silah bakımından yetersiz olduğunu yazdı. Buna rağmen Gazi Mahmud Paşa, donanmadaki Birleşik Krallık nüfuzunun azaltılacağına dair von Strempel'e güvence verdi. Donanma Cemiyeti, Almanya'dan dört adet torpido bot satın aldı ve bu torpido botlar "Gayret-i Vataniyye", "Numune-i Hamiyyet", "Yadigar-i Millet" ve "Muavenet-i Milliye" isimleri ile Ağustos 1910'da Osmanlı donanmasına katıldı. Eylül 1911'de "Barbaros Hayreddin" ve "Hamidiye" savaş gemilerinin onarım çalışmaları sona erdi. Maliye Nazırının itirazlarına rağmen Birleşik Krallık'tan iki adet dretnot sipariş edildi, tüm taksitleri ödendi. Ancak Ağustos 1914'te "Sultan Osman" ve "Reşadiye" isimli bu dretnotlar hazır durumda iken Birleşik Krallık Deniz Kuvvetleri Bakanı Winston Churchill'in emri ile gemilere el konulacaktı.

1911 yılında Trablusgarp Savaşı başladı ve İtalya, parasını aldığı halde "Drama" kruvazörüne el koydu. 1912 yılında İtalyan donanması, Beyrut limanına taarruz etti. Osmanlı donanması yenildi; İtalyanlar kayıp vermezken, Osmanlı donanmasının iki adet savaş gemisi battı. İtalyan donanması, Osmanlı Devleti'ni barışa zorlamak için Çanakkale Boğazı'na da saldırdı, fakat Osmanlı yönetiminde aksi yönde etki yaratınca Oniki Ada ve Rodos işgal edildi. Bu arada Osmanlı donanması, Anadolu ve Balkan kıyılarının saldırıya uğramaması için Selanik ile İzmir limanlarının önlerini mayınladı. Fakat bu bir deniz faciasına yol açtı; 29 Nisan 1912 tarihinde İzmir'den Selanik'e doğru yol alan "Teksas" adlı Amerikan gemisi mayına çarptı ve battı. Osmanlı donanması, Ege'de adalar işgal edilirken İtalyan donanması ile çatışmaya girmedi. Uşi Antlaşması ile savaş sona erdi. Savaş sırasında, 1911 yılında donanma komutanlığına Albay Tahir Bey getirilmişti. Bu dönemde tatbikatlar yapıldı.

1912 yılında, İtalya ile savaş sürerken Balkan Savaşları başladı. Balkan Birliği orduları, Osmanlı ordularına göre sayı ve deneyim bakımından güçsüzdü. Savaş başladığında Osmanlı Donanmasının envanterinde altı zırhlı gemi, iki zırhlı kruvazör, on bir muhrip, otuz torpido bot ve dokuz adet yardımcı gemi bulunuyordu. Bununla beraber, İstanbul'da iki adet denizaltı yapılmakta idi. "Hamidiye" ve "Mecidiye" savaş gemileri, donanmanın modern gemileri idi ve Averof kruvazörüne karşı koyabilirlerdi. 1897 yılındaki savaşta, Osmanlı donanması etkin bir şekilde savaşta yer almamıştı ve bu da Yunan donanmasına cesaret vermekte idi. Yunan Donanması, Fransız ve Britanya subayların yardımları ile personelini eğitti. Bununla beraber, Avrupalı şirketler ile anlaşarak savaş gemileri satın alınıyordu. Bulgaristan Krallığı ise, savunmaya dayalı küçük bir donanmaya sahipti ve kıyılarını mayınlamakla yetindi. Trablusgarp Savaşı devam ettiği için, Osmanlı Donanması herhangi bir yerde üslenmedi. Fakat Balkan Savaşları için bazı noktalarda kuvvetler hazır bulundu:
16 Ekim 1912 tarihinde, verilen bir emir ile Karadeniz Harekatı başladı. Varna - Burgaz arası deniz yolunun kesilmesi, rastlanan Bulgar gemilerinin tahrip edilmesi ve Bulgar limanlarının bombalanması emredildi. Bulgar limanlarının ablukaya alınacağı Osmanlı Devleti tarafından ilan edildi. Ancak bazı Avrupa devletleri, ticarete zarar vereceği için bunu protesto etti. 17 Ekim 1912 tarihinde, Albay Tahir Bey komutasında "Barbaros Hayreddin", "Turgut Reis" zırhlı savaş gemileri ile "Muavenet-i Milliye" ve "Taşoz" muhripleri yola çıktı. Fakat çıkan bir fırtına sebebiyle saldırı gecikti. Bu gecikmenin sonucunda Bulgar donanması, Türk taarruzunu önceden öğrendi. Türk filosu, Varna limanına vardığında iki Bulgar torpido botu beklemekte idi. Osmanlı muhriplerinin taarruzu ile bu torpido botlar limana geri çekildi, ardından "Turgut Reis" ile "Barbaros Hayreddin" zırhlılarının bombardımanı başladı. Fakat kıyıları