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國民政府的海軍艦船主要繼承自清朝、北洋政府，極為落後。海軍「以地域言之，分為東北艦隊、渤海艦隊、粵海艦隊、江陰電雷隊；以學系分之，有青島、福建馬尾、廣東黃埔、江陰電雷等海軍學校，中國由於內戰，故海軍派系複雜，意見分歧。」國民政府建立後，即設海軍部，在名義上統一指揮權。
陳紹寬就任海軍部長，屢次要求中央擴建海軍，皆未獲准。1932年，一二八事變後，海軍部又制定計畫，指出「吾國海軍欲求其與日本在海上作戰，至少須有其海軍之七成」，如果不如此，則「中國海海上之制海權將為日本所獨佔」。在海軍部看來，中國海軍需「先建設日本海軍之四成兵力，以保持中國海近海之自由，以濡滯日本海軍及其陸軍之行動」。
以上計畫雖獲政府同意，但因經費問題，遲遲未能落實。1929年7月—1931年3月，海軍按規定應得經費1050萬元，實際只領到98萬多元。1936年下半年，海軍申報經費1203萬元，實際領到362萬。1937年，在國民政府的國防建設費中，有1.197億元給了陸軍，7000萬元給了空軍，海軍只得到228.9萬元，相當於陸軍軍費的1.8%。相比之下，日本海軍在前一年的軍費是55.1億日元，為中國的115倍。因此直至戰前，海軍部的情況還是「迭次所擬海軍建設計畫，均限於財力未獲實施」；而「惟因經費限制，所造飛機得數甚微，只以供海軍航空員生訓練之用。」
抗戰爆發時，中國海軍有各類艦艇74艘，主要為一些輕巡洋艦、炮艦和魚雷艇。其中排水量最大的3000噸，小的僅300噸，總排水量約5.9萬噸。而同時，日軍海軍有艦艇285艘，包括9艘戰列艦、4艘航空母艦、12艘重巡洋艦、13艘輕巡洋艦、70艘驅逐艦等，總排水量約115.3萬噸。作為輔助，日本海軍配有飛機811架。
中國海軍處此絕對劣勢之下，在歷次戰役中，也以艦隊作戰、要塞作戰、水雷作戰和阻塞港道四種戰術，打擊了日軍。1937年8月，海軍奉命將12艘老舊軍艦、23艘商船和8艘碼頭船沉入江陰水道，另以民船、鹽船185艘和大量石料填補空隙，建起一道江防阻塞線。隨後淞滬會戰爆發，中國海軍又在黃浦江構筑了三道阻塞線，同時佈置水雷，堵住了日軍海軍溯江進犯的通道。
淞滬會戰期間，中國海軍還多次主動出擊日軍，炸毀了日軍登陸的三井碼頭和儲存汽油的躉船，炸毀鐵駁船4艘、小火輪2艘，炸傷日軍在上海的旗艦「出雲號」。但在保衛上海、南京、武漢的戰鬥後，中國海軍損失了主力艦「平海」、「寧海」、「應瑞」、「逸仙」、「建康」與其它數十艘艦船。海軍眾多官兵在戰鬥中犧牲，他們「至殉職或負傷之地點均在炮座之下, 即未受傷者, 亦未寸步離開其戰時職守之處所」。
中國海軍損失嚴重，加之日軍封鎖中國沿海，殘存的艦船主要被用於保衛川江、荊河、湘江等河段，拱衛陪都重慶。這一時期，中國海軍主要以敵後的漂雷游擊隊，打擊日軍。1943年，陳紹寬撰文回答「海軍到哪裡去了」，歷數其戰績，「單就長江方面之蕪湖至湖口，九江至漢口，漢口至岳陽這三個地區中，已經出擊過九十三次，布放漂雷一千六百具。」「經調查屬實者，業已炸沉敵艦艇船隻一百五十六艘」這其中「包括有中型艦、運輸艦、商船、汽艇等，其物質損失的價值，至為重大。」
敵軍方面的記述，證實陳紹寬所言不虛。日本隨軍記者回憶，中國海軍「在江面上布下了無數的水雷，南京和漢口之間成了可怕的水雷區。」「以近籐英次郎中將為司令官的海軍十一戰隊，一邊同兩岸的敵軍作戰，一邊排雷前進。這就是後來有名的長江溯江艦隊。這支艦隊派出十幾艘掃雷艇，每二艘之間拉上鋼纜進行掃雷，但是由於水雷太多，好多掃雷艇都觸雷沉沒了。炮艦、運輸船也相繼觸雷，損失慘重。」一支執行登陸任務的艦船觸雷後，「江水升起了巨大的水柱，船被炸成兩截。船上的若月（記者），同盟通訊社的下津久男以及六十多名陸戰隊員全被拋入江中，被江水吞沒了……一旦落水，連屍體都浮不上來。」
在長江以外，海軍還在閩廈、浙江、粵桂三地抗敵。閩廈方面，中國海軍「加強防務，增設臨時炮臺，封鎖閩江港口，閩廈各役血戰，收復馬長失地，籌劃閩江防禦」；浙江方面，「浙東各江防務配備，甌江炮臺屢挫敵艦」；粵桂方面，「協防珠江，雷隊佈防西江」。中國海軍以巨大犧牲，為贏取抗戰勝利做出了貢獻。
