1927年3月26日，东北海军主动出击，沈鸿烈命“海圻”、“镇海”两舰从长山岛出发。“海圻”舰冒充意大利巡洋舰，“镇海”号则伪装成商船。
3月27日拂晓，两舰进入长江，到达吴淞口。此时尚未日出，江面被浓雾笼罩，正驻泊于吴淞口的闽系海军主力 “海筹”、“应瑞”等舰艇不知强敌已到，加之又是星期天，戒备松懈。 “海圻”、“镇海”两舰在雾色的掩护下，驶到距离“海筹”舰侧方约800米处，骤然集中火力猛轰。
“海筹”舰船员还在睡梦中，结果造成多人死伤。不过，“海筹”舰军官大多毕业于英国，受过正规的教育与训练，猛然遭到袭击后仍临危不乱，马上斩断锚链向长江上游驶去。 “应瑞”舰也弃锚上驶。因为当时的长江属于枯水期，“海圻”、“镇海”又是大舰，如果追击就会有搁浅的危险，于是，两舰只得返航。
在“镇海”号返航途中遇到闽系海军“江利”号炮舰。方念祖舰长当即命令轰击，“海圻”舰听到炮声，也进行截击。 “江利”号见状调头疾驶，但是“海圻”舰更快更猛，一边追击一边用副炮射击，不到半小时，将“江利”号逼停。接管结束后，“海圻”、“镇海”两舰押着“江利”号一同北上。在中国海军交战史上，军舰俘获军舰还是第一次。
受到偷袭的闽系海军从此加大戒备，严防东北舰船窜入长江。 1927年7月22日，沈鸿烈命“镇海”、“威海”两舰秘密驶向海洲湾(现连云港)，开始了又一次海战。交战过程中，“镇海”号首次启动舰载飞机，对海石、新浦等地的目标投下了数枚炸弹。空袭结束后，“镇海”号发现北伐军的运兵船“三江”号正在海洲湾航行，与“威海”舰当即开炮拦截，“三江”号被缴获。
同年9月3日，“海圻”、“镇海”等4舰再一次出现在长江上，这次舰载飞机的目标是上海高昌庙的江南造船厂。然而，由于飞机上没有瞄准设备，加之地面被薄雾笼罩，空袭效果不大明显。但是，这是上海第一次遭受空袭，谁也没想到奉军的飞机会漂洋过海地飞到这里轰炸，心里的震撼可想而知。
在1927年3月以后的一年多时间里，沈鸿烈命东北海军屡次南下袭扰苏、浙、闽三省口岸，特别是海军航空兵的出现给闽系海军带来了极大的威胁。从此，闽系海军只得缩于长江之内，制海权尽被东北海军掌握。
东北海军舰船自沉青岛港内
1929年，张学良为收回中东路，与苏联发生武装冲突。同年10月12日，驻守在同江地区的东北海军江防舰队遭到苏军黑龙江舰队和陆、空军优势兵力的攻击。相对于拥有4门152毫米大炮、8门120毫米大炮的5艘军舰、4艘武装轮船及10余架飞机助战的苏军，东北海军江防舰队的8艘江防炮舰，则因吨位小，舰炮少，又没有空军支援，实力远逊于苏军。
战斗开始后，苏军舰炮发射炮弹2400多发，使得东北海军江防舰队的军舰和岸防工事遭到严重破坏。 “利捷”号中弹沉没，“江泰”号被炸毁，其代理舰长莫耀明阵亡，“利绥”号受重伤后撤往富锦，“江安”号锅炉中弹爆炸沉入江中，“江平”号也中弹起火。东北海军的各舰虽尽最大努力作战，共发炮约600发，造成苏联3艘舰船中弹沉没，2架飞机被击落，苏军舰队司令及4名军官中弹身亡，但毕竟因实力相差悬殊，终被摧毁。
中东路事件后，东北海军重建江防舰队。1931年“九一八”事变发生时，东北海军驻青岛、长山列岛，远离奉天，所以除江防舰队落入日寇手中外，东北海防舰队未受任何损失，但在财源上却受很大影响。因薪饷困难及内部派系纷争，先后发生“崂山事变”和“薛家岛”事件，由于沈鸿烈处置失当，导致东北海军“海圻”、“海琛”、“肇和”舰出走，演变成东北海军的分裂。
沈鸿烈因此也引咎辞去代理海军总司令职务，出任青岛特别市长，结束了他在东北海军的10年生涯。从此，东北海军的实力大大削弱，只剩下小型炮舰数艘，维持残局。 1937年，日本侵占青岛后，沈鸿烈决心实行“焦土抗战”，下令将东北海军舰船沉在青岛港内。
