На испытаниях в августе-сентябре 1903 г. наибольшая надводная скорость составила 8,5 узлов, а подводная 5,5 узлов. Дальность плавания под бензиновым мотором была определена расчетом в 60 миль при 5,2-узловом ходе, а в подводном положенииo— в 35 миль при 2-узловом ходе.
16 июня 1904 г. во время учебного погружения с 37 моряками на борту у западной стенки Балтийского завода лодка затонула. Погибли 24 матроса и временно командующий лейтенант А. Н. Черкасов. При расследовании выяснилось, что трагедия произошла из-за незакрытого вовремя рубочного люка, который держали открытым для стравливания давления внутри лодки. Через 3 дня «Дельфин» был поднят и отправлен в ремонт.
В связи с началом войны 12 февраля 1904 г. Балтийский завод получил заказ на пять подводных лодок, близких па конструкции к «Дельфину». В июне-июле 1904 г. им присвоили имена «Касатка», «Скат», «Макрель», «Налим» и «Окунь».
23 апреля Балтийскому заводу заказали еще одну лодку «Фельдмаршал граф Шереметев» на средства, полученные от «Особого комитета по усилению флота на добровольные пожертвования».
Постройка лодок велась довольно быстрыми темпами, и к 24 июля 1904 г. «Касатка» была благополучно спущена на воду. В течение августа спустили еще пять лодокo— «Фельдмаршал граф Шереметев» (8 августа), «Макрель» (14 августа), «Скат» (21 августа), «Налим» (26 августа) и «Окунь» (31 августа).
В марте 1904 г. Путилове кому заводу для подводных лодок Балтийского завода было заказано пять железнодорожных транспортеров.
2 ноября 1904 г. подводные лодки «Скат» и «Налим» отправили по железной дороге во Владивосток. 4 ноября за ними последовали «Касатка» и «Фельдмаршал граф Шереметев». Однако из-за перегрева осей и схода одного ската транспортера с рельсов первый эшелон задержался, и все четыре прибыли в конечный пункт назначения одновременноo— 12–13 декабря.
«Дельфин» был отправлен 15 октября и прибыл во Владивосток 29 октября. 14 февраля 1905 г. «Дельфин» выходил на испытания, а через неделюo— уже на поиск неприятеля. 13–16 марта лодка ходила к острову Аскольд, а с 28 марта по 4 маяo— по бухтам в поисках японских кораблей.
5 мая 1905 г. «Дельфин» затонул на Владивостокском рейде на глубине 14 м от взрыва паров бензина. В ходе пяти попыток подъема лодки происходили новые взрывы, и лодку приходилось вновь опускать на грунт. В конце концов, лодку подняли и окончательно отремонтировали к 8 октября 1905 г.
В четырех остальных лодках, по словам командира одной из них А. В. Платто, пришлось переделывать почти все, кроме корпуса, включая румпель, штуртросы, горизонтальные рули, электропроводку и т. д. В результате первые испытания «Касатки» начались лишь в марте 1905 г., «Скат» был готов к 3 апреля, «Фельдмаршал граф Шереметев»o— к 1 мая, а «Налим»o— к 7 мая. Не обошлось и без аварий. На «Налиме» 9 мая взорвался аккумулятор, а на «Фельдмаршале графе Шереметеве» повредили динамо-машину, ремонт которой затянулся на несколько дней.
Первые же плавания выявили ряд конструктивных недоработок: длительное время погружения (5–6 минут); трудность управления вертикальным рулем: на «Налиме» до 140 оборотов штурвала при перекладке руля с борта на борт; малая вертикальная устойчивость при плавании под водой. Общий же недостаток, как уже отмечалось на испытаниях «Касатки» в Кронштадте, заключался в отсутствии ограждения средних рубок. В надводном положении даже при незначительном волнении вода заливала палубу через открытый люк и попадала внутрь лодки. При закрытом же люке наблюдение велось через иллюминаторы, и обзор был крайне ограничен, особенно в тумане или ночью.
Вопрос об изготовлении рубок, служивших бы и своеобразным мостиком при надводном ходе, М. Н. Беклимишев поднял 29 ноября 1904 г., и 13 декабря Балтийский завод получил наряд на их изготовление. 5 сентября 1905 г. рубки были готовы, испытаны давлением, обшиты деревом и через десять дней отправлены во Владивосток, но установили их на лодки уже после окончания войны.
Две подводные лодки «Макрель» и «Окунь» остались на Балтике из-за частых забастовок рабочих. В результате испытания «Макрели» начались лишь в конце сентября 1905 г., то есть после окончания войны.
Два бензиновых двигателя мощностью по 400 л. с. позволяли развивать скорость в надводном положении до 11,5 узлов. Испытания показали, что лодка имеет малую остойчивость и перегрузку на корму. Но из-за возникшего в трюме «Макрели» пожара испытания прервали до следующего года.
В 1906 г. на «Осетре», неоднократно погружавшемся вместе с «Макрелью» у стенки Балтийского завода, установили два мотора системы «Панар» мощностью по 60 л. с. Однако достигнуть погружения без дифферента так и не удалось.