А Колчака отозвали в военное ведомство. В условиях надвигающейся войны отпускать такого специалиста на несколько лет во льды было бы накладно. Он продолжал уделять внимание полярным делам, в частности раскритиковал план экспедиции Седова к Северному полюсу, указал на уязвимые места и предсказал возможность катастрофы. Седов не послушал предупреждений… Но научные заботы волей-неволей отодвигались на второй план. Много ли времени оставляли для них напряженная работа в МГШ, разработки по перевооружению флота, маневры и учения?
В 1914 г. Колчак разработал план минной постановки, перекрывшей врагам вход в Финский залив. Благодаря ему ни один германский корабль за всю войну так и не прорвался к Петрограду. Между прочим, его план был без изменений использован и в 1941 г. И тоже сыграл решающую роль в морской обороне Ленинграда. Колчак участвовал в разработке практически всех операций Балтфлота в 1914–1915 гг., командовал минной дивизией, а затем всеми морскими силами Рижского залива. Совместно с сухопутными частями 12-й армии ген. Радко-Дмитриева провел десантную операцию, сорвавшую немецкое наступление на Ригу. В 1916 г. в связи с осложнившейся обстановкой на юге Колчак был произведен в вице-адмиралы и назначен командующим Черноморским флотом…
Положение там было не блестящим. Русские корабли отсиживались в портах, на море хозяйничали турки, болгары и германская эскадра из новейших крейсеров «Гебен», "Бреслау" и нескольких подлодок. Обстреливали прибрежные города, наносили удары по коммуникациям, снабжавшим через Новороссийск Закавказский фронт. Приняв дела, Колчак немедленно начал активную войну. Уже на следующий день после вступления, в должность он вышел в море на корабле "Императрица Мария", встретил под Новороссийском «Бреслау», обстрелял и обратил в бегство. А через несколько дней минные суда под непосредственным руководством Колчака закупорили Босфор заграждением, на котором подорвался и вышел из строя до конца войны «Гебен». Всякую мелочь разогнали по турецким и болгарским портам. И до 1918 года море для вражеских кораблей оказалось закрыто.
Под началом Колчака началась подготовка Босфорской операции — десанта на Константинополь. Ему подчинили Дунайскую флотилию, специально сформированную Черноморскую пехотную дивизию (первая русская морская пехота). Операция намечалась на 1917 год… Колчак считал, что вооруженные силы должны быть вне политики. Поэтому с начала революции он полностью взял под контроль обстановку, информировал команды о событиях в столице. Организовал присягу Временному правительству, вместо стихийных митингов устроил парад по случаю победы революции и торжественные похороны останков лейтенанта Шмидта. А вслед за тем — рейд всем флотом вдоль турецких берегов. Как он объявил: "Чтобы противник знал, что революция революцией, а если он попробует явиться в Черное море, то встретит там наш флот".
Из-за удаленности от столиц и авторитета командующего развал тут начался не сразу. Севастопольский совдеп и матросские комитеты выражали полное доверие Колчаку. Черноморцы даже выделили делегацию в 300 чел., которая поехала по фронтам и на Балтику агитировать за дисциплину и порядок. Это обеспокоило большевиков, и в Севастополь началось нашествие агитаторов. С мая флот вслед за другими вооруженными силами покатился в пропасть. Переизбрали совдеп, замитинговали. Колчак просил у правительства санкции на решительные меры, но не получил их. 6 июля делегатское собрание матросов, солдат и рабочих постановило обезоружить офицеров, отстранить от должности командующего. Оскорбленный Колчак собрал команду флагманского корабля "Георгий Победоносец", бросил в море Георгиевскую саблю, полученную за Порт-Артур, и ушел с флота. Он писал в те дни:
"Я хотел вести свой флот по пути чести и славы, я хотел дать родине вооруженную силу, как я ее понимаю… но бессмысленное и глупое правительство и обезумевший, дикий, неспособный выйти из психологии рабов народ этого не захотели".
Вместе с американской миссией адмирала Гленона, прибывшей к нему учиться минному делу, Колчак выехал в Петроград, а затем принял предложение о командировке в США, где провел с американскими моряками (в то время еще очень неопытными, намного отстающими в подготовке от русского флота) курс обучения минной войне и методам борьбы с подводными лодками. Возвращаться он решил через Дальний Восток. А в Японии узнал об Октябрьском перевороте и перемирии с немцами. Сначала, восприняв события всего лишь как акт измены и порабощения России Германией, он обратился к английскому послу с просьбой о зачислении на британскую службу. Естественно, пожелание такого человека быстро было удовлетворено.