黎元洪考入天津北洋水师学堂管轮科，开始了为期五年的海军知识学习，这也是黎元洪接受正规的新式海军教育的开始
北洋水师学堂是时任直隶总督李鸿章奏设的培养北洋海军人才的学校，施行英式海军教育，开设英国语言、地舆图说、算学、几何、代数、三角、驾驶、测量、推算、重学、化学等课程训演枪炮、鱼.雷、机器等外国水师操法，学生毕业后任职北洋海军或选送外国留学
黎元洪在学习中擅长轮机驾驶的技术，对引擎修造学尤其感兴趣，在水师学堂中的刻苦程度最高因其学习成绩斐然和在教练舰上实习表现突出，深得教师和同学推重，年终被学校特予嘉奖光绪十四年（一八八八年），黎元洪以优异成绩从天津水师学堂毕业，北洋大臣李鸿章赏给他六品顶戴，并给予其把总的职位此后，他被派至北洋水师来远号快船见习海军技艺，有海道、驾驶、帆缆、枪炮、列阵等训练项目
黎元洪训练时与同事关系颇为融洽光绪十六年（一八九零年），黎元洪由北洋水师提督丁汝昌调赴广东广甲舰，充当三管轮负责巡视琼崖、虎门、汕头，管理机器开关、拆洗及保养事务，兼管储料生火诸事
他勤于职司，大多数时间都在南方沿海进行巡视光绪十七年（一八九一年）秋，黎元洪经北洋大臣李鸿章保奏、清廷批准先后从把总晋升为千总由六品顶戴赏换五品顶戴
光绪二十年（一八九四年），中日甲午战争爆发黎元洪所在的广甲舰被抽调编入了由海军提督丁汝昌率领的北洋舰队来参战
广甲舰是铁肋木壳船体，平时为教练及安放鱼.雷之用，较之日人的钢甲兵舰的威力相差甚远，对于猛烈的海战自然很难抵挡
在九月十七日的黄海战役中，广甲舰触礁搁浅以致未能行驶为躲避日军的追捕，黎元洪跳海得以逃生及此，黎元洪结束了为期十二年的海军生涯，告别了曾尽心效力的北洋水师
光绪二十二年（一八九六年），张之洞回任湖广总督黎元洪应张之洞之召随同回到湖北家乡，在湖北枪炮厂负责监制快炮，从此结束二十余年的北漂生活
张之洞到湖北后继续编练新军，加强军事建设湖北新军的营制仿德国军制，张之洞任黎元洪为护军后营帮带，五品顶戴尽先补用千总；后又以黎擅骑术，任为马队管带
在湖北护军编练取法上，随着形势的变化，张之洞认为日本与中国同种、同教、同文、同俗，而且军事变革已经初见成效，所以中国想要学习欧美各国的军事制度，应该先以日本为阶梯
遂从学习德国转而师法日本，光绪二十四年（一八九八年）、二十五年（一八九九年）、二十七年（一九零一年），在湖北当差的黎元洪受张之洞委派，先