第二个时期是蒸汽机铁甲时期（铁甲舰）。工业革命的成果在十九世纪最后50年迅速改变了海军的面貌，蒸汽动力、金属船体、装甲和新式火炮这几项重要的进展几乎是同时出现的，它们的结合产生了一种全新的武器——至少在外观上是全新的。

　　往复式蒸汽机代替了风帆和索具，桅杆则为了火炮控制、观察和信号通信等工作的需要而保留下来；后装弹线膛火炮取代了原先排列在两舷的旧式火炮，新式火炮重量重但数量少，配备在舰甲板的中心线上的装甲炮塔里。

　　越来越厚的装甲覆盖了船身以抵御新式火炮的攻击；木制的船体已经无法负担沉重的新装备产生的应力，不得不用金属建造整个船体。

　　到19世纪70年代，世界各海军强国的蒸汽装甲战列舰已达到较高的水平。蒸汽机不仅为军舰提供了推进动力，而且蒸汽还被用于操纵舵系统、锚泊系统、转动装甲炮塔系统、装填弹药、抽水及升降舰载小艇等。

　　大型蒸汽装甲战列舰的排水量达到8000至9000吨，推进功率达到6000至8000匹马力。

　　这时的战列舰在主甲板的中央轴线上或者舰体两侧装配了能做360度全向旋转的装甲炮塔，舰炮也都普遍采用了螺旋膛线，攻击力进一步增强。

　　此时的战列舰大多被称作“铁甲舰”，北洋海军的定远级铁甲舰可以称作是这一时期的战列舰代表。

　　第三个时期是蒸汽轮机时期。技术革新一旦开始就会不停步的继续前进：火炮、装甲、船体逐步由铁制替换成钢制以获得更好的性能。

　　蒸汽轮机比往复式蒸汽机能提供更强的动力，可以使战舰获得以前想象不到的高速，蒸汽轮机的性能也更可靠，可以缩短维修养护的时间，延长战舰巡航的时间，等于增加了舰队的战略机动能力。

　　火炮射击指挥仪的发明使人们对大口径火炮和远程射击的威力更有信心；为了增加防护力，水线以下设置隔舱逐渐成为大型船只的标准设计。

　　装甲也不再均匀的覆盖全舰，而是在重点部位重点防护，以求用相同重量的装甲取得更好的防护效果。

　　在吸收了黄海海战的经验之后前无畏舰级诞生了。在1904年（明治37年）日俄战争中，三笠号战列舰担任RB联合舰队旗舰，是联合舰队司令东乡平八郎大将座舰。位于横须贺市的三笠公园以纪念舰形式保存。

　　1906年2月下水的英国“无畏”号战列舰。

　　“无畏”号是第一艘真正意义上的现代化战列舰，它在许多方面都是前所未有的：它是第一艘安装蒸汽轮机的主力舰，航速达到了惊人的21节，而同时代的美国战列舰“罗得岛”号航速是19节；“无畏”号的武备是它最引人注目的特点，当时的战列舰通常安装安装4门12英寸口径的火炮和各种中等口径的火炮，“罗得岛”号装有4门12英寸口径的火炮、8门8英寸口径的和12门6英寸口径的火炮，8艘与“无畏”号同时完工的英国“爱德华七世”级战列舰分别装了4门12英寸炮、四门9.2英寸炮和10门6英寸炮，而“无畏”号除了一些对付鱼雷艇的小口径速射炮以外，只装备了10门12英寸主炮，完全没有中等口径的火炮，这样“无畏”号的远程大口径火力比其他战列舰强一倍半。

　　火炮射击指挥仪确保它的这些大口径火炮在最大射程上仍有较高的命中率；最后，在费希尔勋爵的主持下，这艘舰用了不到一年就完工，而不是一般所用的4年，创下了主力舰的建造时间最短记录。她的出现又一次显示英国海军在技术上遥遥领先，许多国家经过数十年努力建成的引以为自豪的战列舰队突然间都变成了古董。

　　此后所有的海上强国都仿照“无畏”号建造自己的战列舰，“无畏”号成为了现代战列舰的代名词，所有这些后来建造的战舰——总共有150艘之多——都被冠以“无畏舰”的称呼（以前建造的则称为“前无畏舰”）。

　　1922年华盛顿会议期间，美国、英国、RB、法国和意大利五个海军强国签订了《限制海军军备条约》（华盛顿海军条约），限制战列舰和战列巡洋舰的吨位（35000吨）和主炮口径（不得超过16英寸），并规定美、英、日、法、意五国海军的主力舰（战列舰和战列巡洋舰）吨位比例为10：10：6：3.5：3.5。

　　1930年签订的《限制和削减海军军备条约》（伦敦海军条约）对此进行了补充规定。战列舰进入条约时代。

　　从1922年到1936年的15年间被称为“海军假日”时代，各国的大型战列舰建造计划都被终止或取消，代之以对已有的战列舰的进行更新和改造。

　　当时世界上最先进的战列舰共有7艘，全部搭载16英寸左右主炮，分别是美国的科罗拉多级（3艘，科罗拉多号、西弗吉尼亚号、马里兰号）、RB的长门级2艘，长门号、陆奥号）、英国的纳尔逊级（纳尔逊号、罗德尼号）。

　　36年12月31日，《华盛顿海军条约》期满作废，各海军强国重新开始战列舰的建造工作－即“条约型战列舰”或“后条约型战列舰”。

　　英国建造了五艘英王乔治五世级战列舰。并计划建造狮级战列舰。美国海军建造了两艘北卡罗来纳级战列舰、四艘南达科他级战列舰、四艘依阿华级战列舰并计划建造蒙大拿级战列舰。

　　意大利海军建造了四艘维内托级战列舰，法国海军建造了三艘黎塞留级战列舰并计划再建造1艘改型舰和四艘更强的阿尔萨斯级，德国海军建造了两艘俾斯麦级战列舰，并开工了2艘H级舰（不过却没有建成），RB海军建成了两艘大和级战列舰，即有史以来世界上最大的“大和”号战列舰和“武藏”号战列舰，另有一艘信浓号中途改建为航母，计划建造两艘超大和型。