Уставом Морского училища предусматривались обязательные ежегодные переводные экзамены (в мае месяце) и фиксированные расписанием (с 25 мая по 25 августа) летние практические плавания на кораблях учебного отряда под адмиральским флагом начальника училища. К этому периоду времени состав кораблей учебного отряда пополнился винтовыми корветами и клиперами, имевшими вспомогательное парусное вооружение.

В Морском училище впервые учредили мраморные доски для занесения на них имен лучших выпускников.

Программа обучения в Училище отличалась от прошлых лет только введением курса «Пароходная механика», но непрерывно менялась сообразно изменениям в морском деле. На обучение отводилось три полуторачасовых занятия в день (что сохраняется и в настоящее время). Вне класса производились астрономические наблюдения, черчение, артиллерийское учение, стрельба, фехтование, гимнастика, плавание и танцы. Рекомендовалось обучение портовым ремеслам.

Выпускники Училища сначала получали звание «гардемарин» и только после 2-летнего плавания производились в офицеры приказом по учебному заведению, что продолжалось до 1882 г.

Десять лет, с 1861 до 1871 г., сначала Корпусом, а затем Училищем командовал контр-адмирал В. А. Римский-Корсаков. После его кончины в Италии начальником Училища 8 ноября 1871 г. был назначен капитан 1-го ранга Алексей Павлович Епанчин. Представитель известной морской фамилии, он всю свою службу провел в Морском училище, вначале как преподаватель математики и морских наук, затем долгое время был инспектором классов. Воспитанники Училища его любили и дали прозвище «папаша». При А. П. Епанчине начался отход от преобразований 1860-х гг.

В 1873 г. в Училище приобрели планетарий, сконструированный изобретателем Носовым.

В 1875 г. (после ликвидации военно-морских гимназий в 1871 г.) было утверждено «Положение о приготовительных классах», согласно которому в качестве временной меры были устроены 2-летние приготовительные классы – старший и младший. В младший класс приемный возраст составлял 12—14 лет, а в старший класс – 13—15 лет. Дополнительно были введены предметы: французский язык, рисование, геометрическое черчение, чистописание. Воспитанникам приготовительных классов присваивалась особая форма (погоны были не обшиты галуном, не было петлиц на обшлагах и пуговиц на клапанах воротников, белые погоны на рубахах заменялись двойным шнурком). С разрешения начальника Училища им дозволялось жить у родственников. Два приготовительных класса составляли 5-ю роту.

28 января 1877 года Академический курс морских наук Морского училища, созданный 7 августа 1862 года на базе Офицерского класса, был преобразован в Николаевскую морскую академию все так же в рамках Училища (Академия только в 1910 году стала самостоятельным учебным заведением). По новому положению об Академии она состояла из трёх отделений: Гидрографического, Кораблестроительного и Механического, а также Курса военно-морских наук. Продолжительность обучения на отделениях составляла 2 года, а на курсе – 1 год. Число штатных слушателей составляло 37, из них 15 обучалось на Курсе военно-морских наук, 6 – на Гидрографическом отделении и по 8 – на каждом из остальных двух отделений.

В 1878 году в младший приготовительный класс Училища был принят будущий академик кораблестроения Алексей Николаевич Крылов, по словам которого, кроме приготовительных, был один класс (курс) общий и три специальных. В общий класс допускались юноши от 15 до 18 лет, но большинству было 17 лет. Срок обучения соответственно был увеличен до 5 лет.