С появлением винтового движителя вступили в строй машины с «качающимся цилиндром». Им на смену пришли более совершенные машины с горизонтально расположенными цилиндрами. Эти машины имели преимущество, заключавшееся в меньшей высоте, что позволило осуществлять их лучшую защиту от огня неприятеля. Их недостатком был невысокий КПД Значительно более экономичными были машины двойного, а затем и тройного расширения. В них пар поступал вначале в цилиндр высокого давления, а, отработав, — в среднего, и затем — низкого. При этом КПД значительно повышался. Отработанный пар поступал в конденсаторы.

Первые конденсаторы были так называемого «смешанного типа». В них пар охлаждался с помощью морской воды, которая также пополняла котлы. В результате соль, содержащаяся в воде, осаждалась на стенках котлов и вызывала необходимость производить довольно часто их чистку. Поверхностные конденсаторы были лишены этого недостатка. В них охлаждающая вода циркулировала по трубам и не контактировала с паром, что позволяло значительно уменьшить образование накипи.

Большой путь в своем развитии прошли и корабельные котлы. Первыми котлами, которые были установлены на кораблях, были обычные, применяемые на береговых машинах, так называемые «сундучного типа». Впоследствии они повсеместно были заменены специальными корабельными более совершенными котлами «лабиринтного» типа. Внутри котлов этого типа проходили так называемые дымогарные трубы (дымоходы). По ним проходили горячие газы и нагревали воду. Поскольку первые конструкции машин предусматривали питание котлов забортной водой, было предусмотрено продувание котлов, когда соленость воды превышала допустимую.

Более совершенной была система так называемого «галерейного» типа, в которых горячие газы дважды проходили через котел. Все эти типы котлов назывались «огнетрубными» или «цилиндрическими» из-за внешней их формы. Огнетрубные котлы долго служили и ставились на кораблях до конца XIX века, пока их окончательно не вытеснили более совершенные водотрубные котлы.

Несмотря на ряд преимуществ, особенно важных на крейсерских кораблях, таких как относительно меньший вес при той же мощности и скорость введения в действие, эти котлы не сразу завоевали свое место под солнцем. Это объясняется тем, что их обслуживание требовало более высокой квалификации кочегаров и машинистов. Даже на некоторых броненосных крейсерах, с которыми Япония вступила в войну в 1904 году, стояли огнетрубные котлы. Однако преимущество водотрубных котлов было очевидным, и они стали единственными в судостроении и дожили до настоящего времени на судах с паровыми турбинами.

Было разработано множество конструкций водотрубных котлов. Их можно объединить в две группы. К первой группе относились котлы Ярроу, Торникрофта и Нормана, имевшими изогнутые трубки. Ко второй — котлы Бабкок-Вилькокса, Бельвиля и Никлоса, имевшими прямые трубки. Эти группы котлов отличались не только кипятильными трубками. Главным их отличием была сама конструкция котла, заключавшаяся в расположении коллекторов и трубок, их наклоне и диаметре. Есть принцип разделения конструкций котлов по толщине трубок.

Котлы с изогнутыми трубками назывались шатровыми или треугольными, или, как их еще называли, барабанного типа Котлы с прямыми трубками назывались котлами секционного типа. Наиболее перспективными были котлы треугольного типа, имевшие лучшую циркуляцию воды и обладавшие большей способностью к перегрузкам

Каждая страна имела свои предпочтения к типу котлов. Например, на английских крупных кораблях предпочитали ставить котлы Бабкок-Вилькокса и Ярроу, на немецких — Шульца. В России наибольшее распространение получили котлы Бельвиля. Однако все страны предпочитали ставить на малые быстроходные корабли котлы Тонникрофта или Нормана. В русском флоте первым кораблем с котлами Бельвиля стал крейсер «Минин».

Техническая революция конца XIX века не могла обойти и такую важнейшую составляющую корабля, как его бронирование. Первые крейсерские корабли того периода не имели броневой защиты. К ним относились и первые деревянные и композитные клипера, и вооруженные пароходы, например, типа «Европа» или «Память Меркурия», состоявшие в составе русского флота. Единственной защитой жизненно-важных частей корабля — котлов и машин были расположенные по бортам угольные ямы, точнее, находившийся в них уголь. Разумеется, подобная защита была недостаточной, особенно когда значительная часть угля оказывалась израсходованной. Тогда появились так называемые «прикрытые» корабли, имевшие броневую палубу, прикрывавшую энергетическую установку и артиллерийские погреба.

Этот класс крейсерских кораблей стал называться бронепалубным Толщина брони палубы не была одинаковой, наибольшая приходилась на наклонную часть — скосы. Горизонтальная часть палубы была чаще всего в два раза тоньше. Первыми бронепалубными кораблями русского флота стали корветы типа «Витязь». Броневая палуба, как правило, изготавливалась из специальной вязкой стали. При попадании снаряда она деформировалась, но не пробивалась.

Вертикальная броня, прикрывавшая борта, вначале изготавливалась из железа. На смену ей пришла стале-железная броня, состоящая из железной основы, на которую наплавлялся слой стали. В 80 — 90 годы с совершенствованием металлургии получила распространение «гарвеевская» броня и, наконец, значительно более прочная — «крупповская». Последние броненосные крейсера, вошедшие в строй перед Русско-японской войной, имели броневую защиту бортов, башен и рубок из стали этих типов.

Однако наибольший прогресс за этот период наблюдался в артиллерии. И это неудивительно, ибо, по словам адмирала Попова, «корабли строятся для пушек». Пушки Крымской войны, гладкоствольные, заряжаемые с дула, показали неспособность разрушать броню. Одновременно возникла необходимость в увеличении дальнобойности орудий, особенно при стрельбе по береговым объектам Ну и, разумеется, было желательно иметь снаряды с большим количеством взрывчатого вещества. Все это могли обеспечить только принципиально новые нарезные пушки. Снаряд, выпущенный из нарезного орудия, имел большую начальную скорость, и, главное, он не был сферическим, и за счет своей длины имел большую массу при том же калибре орудия.

Путь создания нарезного орудия был длинным и извилистым Сама идея создания нарезного оружия известна давно. (Это относится также и к способу заряжения с казенной части.) Однако первое огнестрельное нарезное оружие было легким, ручным и, в силу довольно сложной технологии изготовления, особого распространения не получило. Первой нарезной стала пушка, изготовленная в Швеции по чертежам итальянского конструктора Кавалли. Канал ствола орудия представлял овал (как у штуцеров), немного скрученный вокруг оси — на четверть оборота. Эта 203-мм пушка оказалась неудачной и разрывалась уже при первых выстрелах.

Спустя пять лет, в 1851 году, англичанин Ланкастер предложил похожую систему орудия с эллиптическим каналом ствола. Отличием от пушки Кавалли была форма снаряда. Эти пушки были приняты на вооружение в английском флоте и даже поучаствовали в Крымской войне. Однако и они оказались неудачными и даже более опасными для прислуги, чем для противника. После того как несколько из них разорвались, их сняли с вооружения. Пушки Кавалли и Ланкастера заряжались с дула.