Наблюдающего за постройкой Л.А. Свистовского еще в июне 1865 г. назначили на достройку фрегата "Петропавловск". и его заменил Н.А. Самойлов: в ноябре его утвердили наблюдающим на "Чародейку'', а на "Русалку" назначили корабельного инженера штабс-капитана К.Г. Михайлова. Обязанности их помощников выполняли подпоручик А.Ф. Розинский, прапорщики Н.Н. Александров и Н.К. Глазырин.
25 мая 1866 г, состоялась официальная закладка кораблей. Работы велись достаточно энергично, но Ижорский завод запоздал с изготовлением форштевней, доставленных лишь к осени. Решение Кораблестроительного департамента от 6 мая об установке брони на стапеле (осадка лодок позволяла провести их в Кронштадт с броней) не ускорило готовность. Ижорский и Боткинский заводы не успели поставить броню к сентябрю 1866 г. Остались также нерешенными вопросы о конструкции башен и боевых рубок. Контракт на изготовление главных механизмов, заключенный 2 мая 1866 г. заводом Берда, предусматривал их окончательную установку только к I мая 1868 г.
Обсуждение и согласование вопросов внутреннего расположения судовых помещений, конструкций боевых рубок, типов и количества шлюпок затянулось; немало предложений внесли сами командиры строящихся лодок и начальники броненосной эскадры контр-адмиралы И.Ф. Лихачев и Г.И. Бутаков. Выявились недостатки и сугубо организационного характера.
Корпуса "Русалки" и "Чародейки" строились по клетчатой системе с двойным дном. Корабли имели длину по грузовой ватерлинии 62,8, наибольшую ширину 12,8 м, нормальное водоизмещение при средней осадке 3,36 м 1881,7 т.
Киль набирался из листов размером 610 х 14 мм, шпангоуты — из "углового железа" 102 х 76 х 10 мм (шпангоуты 203 х 76 х 13 мм, шпация 0,61 м). Стрингеры из листов 76,2 х 13 мм и вдоль всего корпуса соединялись угольниками с наружной обшивкой (толщина 10–19 мм) и шпангоутами. 5-10-мм водонепроницаемые переборки делили корабль на 25 отсеков.
Железный палубный настил (толщина в средней части 25, в оконечностях 6-13 мм) покрывался сверху 89-мм сосновыми и дубовыми (в районе башен) досками. Нижняя палуба также имела деревянный 89-мм настил; обшивались изнутри деревом борта, трюмы, крюйт-камеры и бомбовые погреба. Люки на верхней палубе с комингсами высотой 457 мм снабжались 25-мм боевыми железными и штормовыми деревянными крышками. Форштевень оканчивался тараном (углубление 2, выступ 1,4 м). Бортовая броня набиралась из двух рядов плит суммарной высотой в середине 2.3 с погружением в воду 1,7 м и толщиной 114 мм (95 в носу и 83 в корме).