В 1902 г. назначен командиром новейшего крейсера 2-го ранга «Новик». Во время приемки корабля на судостроительном заводе в Германии барон фон Эссен за долгие недели пребывания весьма близко познакомился с местными рабочими, инженерами, а также и с аристократами, с которыми встречался в местном морском собрании. Пожалуй, впервые он, имея немецкие корни и признавая себя русским, ощутил особое чувство уважения и любви к русским людям со стороны немцев. Тогда же в нередких и откровенных беседах он неоднократно слышал (и среди судостроителей и дворянства Германии) мнение, что в конце XIX – начале ХХ вв. некие люди, именующие себя «борцами за народную справедливость», занимаются шовинизмом, раздувая огонь ненависти ко всему русскому, возводя клевету и напраслину на двоюродного брата императора Германии Вильгельма II – русского Императора Николая II. К сожалению, – говаривали ему немцы, – в это неправое дело включаются и некоторые местные газеты, а представители отдельных финансовых кланов евреев Ротшильда, Гольдмана и других подкупами, взятками и посулами стараются настроить членов правительства Германии против русского правительства, и делается это не без успеха. Все это очень беспокоило собеседников барона фон Эссена. Но, – заверяли они, – немцы, особенно те, что живут в портовых городах Балтийского моря, полагают, что и моряки Русского флота, находящиеся на судостроительных заводах и верфях Германии, понимают, что немцы для них – народ дружественный, ведь оба народа имеют очень близкие исторические корни и тесные связи, на протяжении всей истории периодически подвергавшиеся самым тяжелым испытаниям, в том числе и испытаниям войной. Надо только разоблачить, – убеждали барона, – некие силы, которые сталкивают наши два народа…
Приемка была завершена, и корабль под командованием фон Эссена направился на Тихоокеанскую эскадру. На его крейсере по прибытии в Порт-Артур стал держать свой флаг вице-адмирал С. О. Макаров. Спустя немногим более двух месяцев капитана 2 ранга фон Эссена назначили командиром эскадренного броненосца «Севастополь». А после того как корабль стал флагманом эскадры, на него также была возложена должность флаг-капитана при командующем.
Характерно, что в Русско-японскую войну фон Эссен был убежденным сторонником активных боевых действий флота. В чем весьма расходился с контр-адмиралом В. К. Витгефтом, что не могло не сказаться на службе капитана 2-го ранга. Броненосец под его командованием вел активные морские баталии, и после известного перехода в бухту Белый Волк «Севастополь» подвергся многочисленным атакам японских миноносцев, выпустивших по нему 184 торпеды, 2 из которых достигли цели. Но это не остановило корабль, и лишь после массированного попадания снарядов противника «Севастополь» был выведен из строя. А капитана 2-го ранга Николая Оттовича фон Эссена назначили начальником Ляотешанского отдела обороны с подчинением ему сухопутных частей и береговой артиллерии.
Во время уничтожения кораблей эскадры он вывел «Севастополь» на буксире в море и затопил на большой глубине, чтобы тот не достался противнику. За боевые заслуги фон Эссен был награжден орденом Святого Георгия 4 ст. и золотым оружием с надписью «За храбрость». По возвращении в Российскую империю был он произведен в капитаны 1-го ранга и назначен на должность заведующего стратегической частью военно-морского ученого отдела Главного морского штаба. Где проявил себя незаурядным стратегом и тактиком в планировании операций на театре военных действий Балтийского моря.
Затем фон Эссена назначили командиром 20-го флотского экипажа. Это назначение лишь на первый взгляд говорит об обычном перемещении офицера по службе. Но это далеко не так! В службу барона фон Эссена уже вмешались внешние обстоятельства посредством… некоторых деятелей Госдумы. Буквально через некоторое время, в марте 1906 г., его командируют на строящийся в Великобритании броненосный крейсер «Рюрик». Что в этом удивительного, ведь барон еще до начала Русско-японской войны с той же миссией находился в дружественной Германии? Потому его командировка в Соединенное Королевство не могла вызвать у него каких-либо подозрений.