В декабре 1903 года 29-летний лейтенант Колчак отправился в обратный путь в Петербург, где собирался обвенчаться со своей невестой Софьей Омировой. Неподалеку от Иркутска его застало известие о начале Русско-японской войны. Он вызвал отца и невесту телеграммой в Сибирь и сразу после венчания отбыл в Порт-Артур.

Командующий Тихоокеанской эскадрой адмирал С. О. Макаров предложил ему служить на броненосце «Петропавловск», с января по апрель 1904 года являвшемся флагманом эскадры. Колчак отказался[источник?] и попросил назначения на быстроходный крейсер «Аскольд», что вскоре спасло ему жизнь. Через несколько дней «Петропавловск» подорвался на мине и стремительно затонул, унеся на дно более 600 матросов и офицеров, в том числе самого Макарова и знаменитого художника-баталиста В. В. Верещагина. Вскоре после этого Колчак стал командиром миноносца «Сердитый». К концу осады Порт-Артура ему пришлось командовать береговой артиллерийской батареей, так как тяжелейший ревматизм — следствие двух полярных экспедиций — заставил его покинуть боевой корабль. За этим последовало ранение, сдача Порт-Артура и японский плен, в котором Колчак провёл 4 месяца. По возвращении был награждён Георгиевским оружием — Золотой саблей с надписью «За храбрость».
Первая мировая война

Для защиты столицы от возможного нападения германского флота Минная дивизия по личному приказу адмирала Эссена в ночь на 18 июля 1914 выставила минные заграждения в водах Финского залива, не дожидаясь разрешения морского министра и Николая II.

Осенью 1914 г. при личном участии Колчака была разработана операция по минной блокаде немецких военно-морских баз. В 1914—1915 гг. эсминцы и крейсеры, в том числе и под командованием Колчака, выставили мины у Киля, Данцига (Гданьска), Пиллау (современный Балтийск), Виндавы и даже у острова Борнхольм. В результате на этих минных полях подорвалось 4 германских крейсера (2 из них затонули — «Фридрих Карл» и «Бремен» (по другим данным, потоплен ПЛ Е-9), 8 эсминцев и 11 транспортов[5].

При этом попытка перехвата немецкого конвоя, перевозившего руду из Швеции, в которой Колчак принимал непосредственное участие, закончилась неудачей.[6]

Кроме успешной постановки мин, организовывал нападения на караваны германских торговых судов. С сентября 1915 года командовал минной дивизией, затем морскими силами в Рижском заливе.

В апреле 1916 года был произведён в контр-адмиралы.

В июле 1916 года приказом российского Императора Николая II Александр Васильевич был произведён в вице-адмиралы и назначен командующим Черноморским флотом. Вот как объяснял причину этого перевода с Балтийского моря на Черное сам Колчак: ...назначение меня в Черное море обусловливалось тем, что весною 1917 года предполагалось выполнить так называемую Босфорскую операцию, т.е. произвести уже удар на Константинополь...На мой вопрос почему именно меня вызвали, когда я все время работал в Балтийском флоте... - ген. Алексеев сказал, что общее мнение в ставке было таково, что я лично, по своим свойствам, могу выполнить эту операцию успешнее, чем кто-либо другой[7]

Именно в 1915—1916 гг. начинаются романтические, глубокие, многолетние любовные отношения А. В. Колчака с Анной Васильевной Тимиревой.