В 1827 году директором Морского корпуса был назначен высокообразованный и гуманный контр-адмирал И. Ф. Крузенштерн – один из основоположников океанографии, мореплаватель, почетный член Петербургской академии наук, автор двухтомного «Атласа Южного моря», член-учредитель Русского географического общества, член Лондонского королевского общества. К подготовке кадетов он предъявлял особые требования, для учебы отбирал только лучших. В связи с этим комплект воспитанников был уменьшен до 505 человек.
Император Николай I особенно любил Морской кадетский корпус, часто его посещал и ставил в пример другим учебным заведениям. В составе преподавателей в это время состояли известный историк Шульгин, географ Максимович. Типография была расширена, в ней печаталось много оригинальных и переводных учебников, библиотека увеличена, учреждены корпусной музей и обсерватория, образована особая эскадра Морского корпуса и поставлена в столовом зале модель брига «Наварин» для парусных учений зимой. В курс обучения были введены военное судопроизводство, химия, начертательная геометрия, расширены курсы морских наук и иностранных языков.
Вскоре при корпусе был основан офицерский класс. В 1835 году учреждены сверхкоштные воспитанники с платой 850 руб. ассигнациями в год. В 1842 году Крузенштерна сменил вице-адмирал Н. П. Римский-Корсаков, обративший особое внимание на программу летних практических занятий, которую он значительно расширил. В 1843 году утвержден герб корпуса, а 15 декабря 1852 года, в годовщину его 100-летия, высочайше даровано новое знамя. С 1856 года при Морском корпусе учреждаются юнкерские классы, в которых юнкерам флота читались лекции по математике, морским наукам и словесности.
После Восточной (Крымской) войны, обнаружившей отсталость российского флота от английского, французского и даже турецкого, генерал-адмирал великий князь Константин Николаевич обратил особое внимание на Морской корпус и значительно изменил его организацию. Число воспитанников уменьшилось до 240 человек, а возраст поступления был повышен до 14 лет. Курс обучения разделился на две части – общую (1 год) и специальную (3 года). Для практического летнего обучения были оборудованы корвет «Баян» и фрегат «Кастор».
Назначение в 1861 году директором корпуса контр-адмирала В. А. Римского-Корсакова способствовало реформе учебного заведения. При нем в дело воспитания были привлечены лучшие офицеры и ряд выдающихся педагогов из других ведомств. По учебной части выпускается много новых, отвечающих требованиям времени пособий, учреждается классная библиотека с читальней, оборудуется железная вращающаяся платформа для преподавания девиации, на учебной батарее устанавливаются