В ноябре 1904 г. старший лейтенант Колчак назначен командовать артиллерийской батареей на северо-восточном участке крепости Порт-Артур, и в одном из боев получает серьезное ранение. Как тяжелобольного, его не эвакуируют из Порт-Артура. Так, находясь в госпитале, он был захвачен в плен; в плену у японцев оказалось много русских моряков. Позднее большая часть их вывезена в Нагасаки. Получив дозволение отправиться на Родину, Колчак позже отметит: «Мы все предпочли вернуться домой. И я вместе с группой больных и раненых офицеров через Америку вернулся в Петроград. В Петрограде меня сначала освидетельствовала комиссия врачей, которая признала меня совершенным инвалидом, дала мне четырехмесячный отпуск для лечения на водах, где я пробыл все лето до осени».
В Россию Колчак возвратился весной 1905 г. Его боевое умение и мужество были высочайше отмечены орденами Святой Анны 4-й ст., Святого Станислава 2-й ст. с мечами, Георгиевским золотым оружием с надписью «За храбрость», серебряной медалью «Памяти русско-японской войны» и нагрудным знаком защитников Порт-Артура. В 1906 г. его произвели в чин капитана 2-го ранга. Как уже сказано, по прибытии в Санкт-Петербург Александра Васильевича отправили в длительный отпуск для лечения и восстановления здоровья (как правило, давался на полгода или год с полным финансовым довольствием).
Время вынужденного отдыха Колчак использовал для оформления своих научных исследований, представив в Императорскую Академию наук официальную часть отчета, которая известна по публикациям. Одновременно он стал готовить монографию, получившую название «Лед Карского и Сибирского морей» (вышла в 1909 г. в «Записках Императорской Академии наук»).
В северной столице он вошел в узкий круг морских офицеров, имевших намерения ввести новации в Русский флот, который потерпел поражение в Русско-японской войне.
Спустя многие годы — не станем пока говорить, при каких обстоятельствах, — Александр Васильевич поймет всю нелепость и политическую незрелость того узкого круга морских офицеров, которые по юности стремились воссоздать и научно реорганизовать Русский флот. Они были очень далеки от действительных событий, связанных с русско-японской войной и с подготовкой к революции в империи. Наивность сродни юношескому порыву, искренняя вера в возможность только одними талантами своими выправить ошибки и поражения в Русско-японской войне, до последних часов своей жизни Колчак вспоминал с безутешной, исступленной горечью.
Не единожды он перебирал в памяти все новые и новые нюансы, прочно занимавшие свое место в ясно увиденном им ряду чудовищного заговора против его Отчизны; всех этих казавшихся тогда не опасными мракобесов, разбрасывающих листовки по кубрикам и даже по лагерным баракам там, в Японии… Всех этих фанатов, посверкивающих очами, пламенно взывающих к скорой революции и смене власти.