За неявку на призывной участок и уклонение от воинской повинности будущий нарком по военно-морским делам был в ноябре 1911 года арестован. Его этапировали в город Новозыбков, где передали прямо на призывной участок. Высокого и крепкого Дыбенко зачислили на Балтийский флот. Он окончил минную школу. В марте 1912 года матроса Дыбенко назначили на учебный крейсер «Двина», пишет Иван Жигалов, автор объемистой книги о Дыбенко в серии «Жизнь замечательных людей» и многих журнальных публикаций.
В декабре Павла Ефимовича определили корабельным электриком на линейный корабль «Император Павел Первый», который после революции переименовали в «Республику». Дыбенко потом с удовольствием вспоминал о морских походах, о морской романтике: «Много пасмурных и тяжелых дней в службе моряка, но есть дни удали и беспечности. Морская школа выковывает бесстрашие, силу воли и своеобразный задор… Разве нет своей прелести в безмолвной борьбе гиганта корабля с клокочущим морем, разбушевавшейся стихией, кипящими седыми грозными волнами? Среди бурных, разъяренных волн этот великан, как бы насмехаясь над стихией, чуть кренясь, прорезает себе путь… Нет! В морской жизни есть много своих прелестей, есть то, что воспитывает из вас сурового, грубого, угрюмого человека, но в то же время есть и то, что рождает в этой суровой, грубой натуре особо мягкое, доброе, умеющее по-своему любить и ценить…»
Но свободолюбивая или, точнее, анархистская натура Дыбенко не принимала суровой флотской дисциплины. Он не мог примириться с необходимостью подчиняться командирам. Словом, служба вызывала у Дыбенко ненависть и отвращение. И он присоединился к тем, кто намеревался разрушить всю существующую систему, — к большевикам.
В разгар войны, осенью 1915 года, его включили в состав отдельного морского батальона, который бросили на Рижский фронт, чтобы поддержать сухопутные войска. Но флотское начальство на редкость неудачно подобрало личный состав. В батальоне оказались люди типа Дыбенко, которые совершенно не хотели воевать.
Моряки, вспоминал Павел Ефимович, отказались идти в наступление:
— Нас не кормят, офицеры забрали наши деньги, не хотим воевать!
Батальон отозвали в Ригу, разоружили и расформировали. Моряков под конвоем отправили в Гельсингфорс (Хельсинки), где находилась главная база Балтийского флота. Многих моряков взяли под арест. Ушлый Дыбенко под предлогом болезни остался в Риге на два месяца. Потом его всё равно арестовали и приговорили к двум месяцам тюремного заключения. От дальнейших неприятностей его спасла Февральская революция.
В революционной стихии Дыбенко чувствовал себя как рыба в воде. Он до такой степени не хотел больше никому подчиняться, что стал главным борцом за демократизацию на флоте. Высокий рост, зычный голос, умение выступать и увлекать за собой сделали его заметной фигурой среди балтийцев.
Сослуживцы делегировали Дыбенко в Гельсингфорсский совет депутатов армии, флота и рабочих. Как представитель Совета он участвовал 11–13 мая 1917 года в организационном собрании высшего выборного коллектива военных моряков — Центрального комитета Балтийского флота. В знаменитый Центробалт вошли 33 моряка, из них только шестеро были большевиками и еще пятеро им сочувствовали. Тем не менее именно большевика Дыбенко избрали председателем Центрального комитета Балтийского флота.
Павел Ефимович добился принятия устава, в котором говорилось, что Центробалт (ЦКБФ) признает Временное правительство, но все распоряжения командования флота исполняются исключительно с разрешения Центробалта. Более того, в устав записали: «Отказываясь от предварительного контроля операций, ЦКБФ оставляет за собой право контролировать оперативные действия после их свершения…»
Временному правительству пришлось смириться с самостоятельностью Центробалта, потому что балтийские моряки были мощной силой, с которой никто не рисковал ссориться. Сухопутные войска сражались на фронте, далеко от Петрограда, а балтийцы были рядом, разгуливали по столице, и правительство понимало, что лучше иметь их в союзниках.
Дыбенко с товарищами отправились в Петроград, на прием к главе Временного правительства. Вес и роль балтийцев были таковы, что Александр Федорович Керенский незамедлительно их принял и узаконил существование Центробалта. Когда глава Временного правительства, в свою очередь, приехал на Балтийский флот, то вынужден был прийти к Дыбенко в Центробалт. Причем Павел Ефимович, понимая собственную значимость, разговаривал с Александром Федоровичем на равных, если не свысока.
Павла Ефимовича еще до революции перевели на вспомогательное транспортное судно «Ща», но он гордо носил бескозырку с ленточкой «Петропавловск». Послужить на этом линейном корабле, что считалось весьма почетным на флоте, ему не удалось, но экипаж «Петропавловска» его поддерживал.
Сохранился документ, выданный 5 сентября 1917 года судовым комитетом линейного корабля «Петропавловск»: «Судовой комитет удостоверяет, что т. Дыбенко действительно выбран и уполномочен командой л. к. «Петропавловск» на 2-й Обще-Балтийский Съезд».