幕府海軍
初期の幕府海軍艦船は、日本船の総印として日の丸の旗を掲げ、別に幕府所属であることを示すために白紺の吹流しや黒帯の入った旗を用い、さらに帆にも黒帯を染め入れていた。これは、「鳳凰丸」などの整備に伴い、嘉永7年(1854年)に制定された方式である。嘉永6年8月(1853年9月頃)の浦賀奉行からの献策に基づいている。日の丸(朱の丸)は、従来から幕府御用船の標識(海外では国籍旗とみなされる)として用いられてきたものである。他方、白地に黒帯は、徳川氏の祖先とされる新田氏の源氏中黒旗に由来する。
その後、安政6年(1859年)に掲揚法は改正され、幕府艦船であることを示す標識は、中黒の長旗に変更された。中黒の帆は廃止され、以後は白帆を用いることとされた。
大日本帝国海軍ではこれら日本独自の掲揚法を廃止し、国際慣習である西洋式の軍艦旗を制定した。
元治・慶応期は、幕府の海軍力が攘夷戦争用の軍隊から内戦用の軍隊に変質した時期とされる。元治元年(1864年)の第一次長州征討では、海軍部隊は派遣されなかったが、慶応2年(1866年)6月の第二次長州征討では海軍も投入された。海軍力に劣る長州側が正面からの海戦を避け、一撃離脱に徹したことから、海戦では特段の戦果はなく、物資輸送や部隊揚陸、艦砲射撃などが主となった。陸戦の劣勢のため、幕府軍にとって海軍の攻撃力は重要な役割を果たし、一時は戦況を挽回する原動力ともなったが、全体の劣勢を覆すには至らなかった。
第二次長州征討の敗戦後の慶応2年(1866年)8月以降、15代将軍徳川慶喜の下で再び大規模な軍制改革が行われた(慶応の改革)。幕府中枢への総裁制度導入により海軍局が設置され、従来の海軍組織の上に乗る形で老中格の海軍総裁が置かれた。また、軍艦奉行の上に海軍奉行が新設された。また一般士官についても、海軍階級俸給制度が確立された。
海外発注した新鋭艦も加わった幕府海軍の戦力は、国内の各藩の海軍力を遥かに上回った。「開陽丸」や「富士山丸」に匹敵する戦闘力を持つ軍艦は、他藩には存在しなかった。東アジア各国の中でも最大規模に達した。またイギリスからトレーシー顧問団を招聘したが、戊辰戦争の勃発により本格的な教育は実施できなかった。