1877年，清政府派出第一批海军留学生赴英、法两国留学;不久，在英国订造的4艘炮舰全部驶回国内。李鸿章原要任命道员许景澄出任水师督操，但由于许景澄此时颇遭异议，而从海军发展的长远考虑，需要有淮军出身的武将来统辖震慑，因此李鸿章将未来海军统领的人选内定为久经战阵的丁汝昌。1879年底，李鸿章正式奏准将丁汝昌留北洋差遣;丁汝昌旋被委任督操北洋水师炮舰，正式开始了他的海军指挥官生涯。这是他一生中的第二次转折，也是一次重要的崛起。

　　1880底，清政府在英国阿姆斯特朗船厂订购的1350吨级的巡洋舰“超勇”号和“扬威”号竣工，丁汝昌奉命率邓世昌等官兵水手200多人乘船赴英国接受此二舰。这是丁汝昌首次走出国门，也是他一生中唯一的一次欧洲之行;他在英、法、德诸国参观了炮台、军港、造船厂和兵工厂等，大开眼界。1881年8月中旬，丁汝昌率二舰起航返国，取道大西洋、地中海、苏伊士运河、印度洋和太平洋，历时近60天驶抵香港。清政府以此次巡海出力，赏丁汝昌“西林巴图鲁”勇号，并授予他正一品封典。

　　1882年8月，丁汝昌奉命率三艘军舰赴朝鲜执行外交使命，回国后获得穿黄马褂的赏赐(获赏黄马褂是清朝一种极高的政治待遇)。1883年，丁汝昌授天津镇总兵，兼北洋水师统领。1885年10月，清政府组建总理海军事务衙门(简称海军衙门)。不久，从德国订购的7335吨级的铁甲舰“定远”号和“镇远”号及巡洋舰“济远”号到华，丁汝昌陪同海军大臣醇亲王奕X(光绪皇帝之父)和李鸿章出海检阅海军，受到好评。1886年8月，丁汝昌率“定远”号等四舰到日本长崎入船坞维修。其间，日本警察蓄意寻衅，在冲突中中国水兵死伤多人;当时的形势一度有升级为战争的危险。丁汝昌力主通过法律程序来解决冲突，避免两国发生进一步的军事冲突。在他的努力下，最后双方达成协议，以互恤死伤者而告罢。

　　1887年底，清政府向英、德两国订购的4艘巡洋舰“致远”号、“靖远”号、“经远”号、“来远”号驶抵中国。至此，北洋舰队主力舰只齐备，阵容堪称亚洲之最。1888年10月，《北洋海军章程》奏准颁行，北洋舰队随后正式组建成军;丁汝昌被朝廷任命为北洋海军提督(即舰队司令)，统率大小舰艇40多艘，总排水量40000多吨。至此，丁汝昌步入他军事生涯中最辉煌的顶点，时年52岁，成为令任何人不可轻视的一支海军舰队的司令官。

　　但令人遗憾的是，在其长达15年之久的海军领兵生涯中，丁汝昌这位陆军行伍出身的司令官始终未能精通海军的业务。这一点，在后来的中日甲午战争中，贻害甚大。

　　亲历黄海大海战

　　1894年初，丁汝昌获尚书衔(尚书相当于今天政府中的部长)。5月，朝鲜爆发农民起义;清政府应朝鲜政府之请求，派兵前往助剿。日本政府援引《天津条约》，也派兵赴朝鲜，蓄意要挑起战争。

　　7月25日，日本海军联合舰队在朝鲜丰岛海域偷袭中国运兵船队;8月日，中日两国政府同时向对方宣战，甲午战争正式开始。

　　由于入朝日军不断增多，清政府决定再度增调兵力赴朝作战。9月16日，丁汝昌奉命率北洋舰队护送援军由大连湾驶往鸭绿江口登陆;并于次日上午返航。

　　中午11时30分，北洋舰队发现日本联合舰队自西南方向驶来，一场海上恶战迫在眉睫。丁汝昌立即命令北洋舰队由返航时的五叠雁行小队阵改列为雁行阵(横阵)迎敌，同时他还向全舰队发出三条作战训令：

　　(一) 舰型同一诸舰，须协同动作，互相援助。

　　(二) 始终以舰艏向敌，藉保持位置，而为基本战术。

　　(三) 诸舰务于可能范围之内，随同旗舰运动。

　　由于种种原因，北洋舰队击敌时的队形未能成为整齐划一的横队，而成为类似“人”字形的涣散队形。而日本联合舰队的12艘军舰则分列为两个战术分队：以航速较高的“吉野”号等四舰作为第一游击队，以单纵队在本队之前充作尖刀之用;其余八舰作为本队，以但纵队在第一游击队后方鱼贯跟进。此时，两支舰队所处的黄海大东沟海面风平浪静，死一般的沉寂令人毛骨悚然，惟有军舰烟囱里冒出的浓烟在向上升腾。在双方舰队相距12公里时，日本联合舰队向左稍稍变换航向，向北洋舰队的右翼扑去。12时50分，双方相距5330米，北洋舰队旗舰“定远”号上305厘米口径的前主炮一声怒吼，其余各舰也相继开炮射击，世界近代史上规模罕见的中日黄海大海战就此打响了。