清政府耗用139.35萬兩白銀，於1890年建成的旅順船廠，是當時中國北方最大軍工廠，有大、小船塢各1座，另有石砌泊岸、廠內鐵路支線、起重鐵架、鐵碼頭、倉庫、水電設施等，設9個生產車間，全廠員工近1000人。其大船塢當時號稱東亞第1大塢，自來水管道是中國最早的自來水設施。
1902年末，完成第1期建設工程投入生產的大連船廠，耗資198.7萬盧布。工廠占地面積3.1萬露坪，建有3000噸級船塢和棧橋碼頭各1座，廠房、倉庫等建築物28棟，以及水電設施。4個生產車間，有長期員工495人。在修造船廠投入生產的同時，其配套工程中央發電所(現大連造船廠總變電站前身)也已投產。中央發電所是當時大連地區唯壹的發電所，3臺機組總裝機容量為750千瓦/時，除主要向船廠供電外，還向官廳、港區和街燈照明供電。
1908年，川崎造船所從“滿鐵”租借大連船廠後，立即著手對其進行擴建和改建。首先改建和新建了壹部分水工設施，擴大了修船和造船能力。1913年3月，將3000噸級船塢擴建為5000噸級，新建小型系泊碼頭和“引揚船塢”(旱塢)各1座，生產車間增加到10個，並逐步配備了造船、造機、機關車和車輛制造所需要的設備。1922年，工廠占地面積3.06萬坪，有電動設備500.35馬力，汽動設備39馬力，工作船4艘。修船能力主要是換裝部分機械設備和零件，船體小修和船底塗換，以及制造修理小型陸用和船舶機械設備。在這期間，已能夠運用鉚接工藝建造小型鋼質船。
1923年4月，“滿鐵”經營大連船廠和旅順船廠後，旅順船廠新建了1座3000噸級造船臺。為適應擴建大連港的需要，“滿鐵”在大連船廠修建了1座“沈箱船塢”，1926年竣工，專門用於制作築港的水泥沈箱。如將內部稍加整理，即可充作6000噸級修船塢使用。
1937年，抗日戰爭爆發後，日本政府制定了《戰時造船計劃方策案》，加快大連船舶工業生產能力的發展，到1945年8月日本投降前，曾對大連船廠進行3次擴建。第1次擴建於1938年4月開始，“滿鐵”將大連船廠的資本金由200萬日元增加到450萬日元，主要工程項目是將“沈轉船塢”擴建為8000噸級修船塢，新建1座4000噸級造船臺，將棧橋碼頭接長150米，使其總長達到326米，系泊能力達到8000排水噸。1939年末，8000噸級船塢和4000噸級船臺竣工並投入使用。擴建工程於1941年完成。這次擴建使大連船廠的生產能力提高了70%。
1941年12月，太平洋戰爭爆發，日本政府給大連船廠下達了在1943年以前要建成2艘7500噸運輸船的任務。此時大連船廠已簽訂建造6艘3000噸級貨船合同，僅有1座造船臺和相應的生產能力，根本無法完成新增加的任務。日本政府企劃院決定將大連船廠原有4000噸級造船臺充當7500噸（載重6000噸)船臺使用，新建1座3000噸級造船臺，同時增加所需要的各種機器設備。並將資本金增加到1360萬日元(包括後來追加的830萬元)。第2次擴建工程1942年4月開始，計劃1943年末完工。
隨著日軍大量船舶被損，日本政府修改了《戰時計劃造船方策案》。“滿鐵”以年度建造9艘2D型戰時標準船為綱領，於1943年8月提出對大連船廠進行第3次擴建方案，主要項目有：造船工場建立5條流水作業線；改建3000噸級船臺；新建1座2000噸級船臺；造機工場建成年產鍋爐14臺，主機12臺的規模；電氣工場和車輛制作所也進行相應的擴建。全部工程定於1945年9月完成。1945年8月日本投降時已完成了計劃的大部分。
1945年8月，日本投降前夕，大連船廠的規模是：占地4.43萬坪，全廠設5個部，12個課，5個事務所，12個工場下設50多個職場或系，員工5000余人；有4000噸級以下造船臺3座，5000和8000噸級船塢各1座，另有1座“引揚船塢”和棧橋碼頭；廠房和其它大小建築物***142棟；機械起重、運輸、鍛冶等各種機電設備680余臺。總資本金為4155萬日元。年造船能力2萬噸，修船10余萬噸，制造車輛近1000輛。年生產總值約為2000萬日元。
1945年8月，蘇軍接管了大連船廠和旅順船廠。此時工廠已停產，工人流散。在同年10月大連船廠恢復生產時，只有2090余人回廠。廠房和設備破損嚴重，船塢積水，缺少燃料和工具，更困難的是缺少技術人才。在日本統治時期，工廠所有的技術、管理崗位基本由日本人占據，中國人職位最高的只有在解放前夕提升的幾個職長和部分生產組長。在極端困難的條件下，首先恢復了修船生產。1947年沿用日本時期采用的鉚接工藝，開始建造100噸駁船。為了解決技術和管理人員的不足，船廠決定自力更生，於1948年4月創辦大連船渠青年技術學校，***舉辦4期，培養數百名生產技術骨幹;後來隨著全國形勢好轉，又選派部分優秀工人和幹部外出培訓和到蘇聯學習；到南方招聘技術人員和接收大學畢業生。1952年初，大連造船廠建廠委員會並歸大連船廠。建廠委員會的廠址、設備，特別是壹大批技術人員的並入，加強了大連船廠的技術力量，為工廠的技術進步和生產發展發揮了重要作用。 大連船廠隨著技術力量的加強(蘇聯專家逐漸增多，外聘和自己培養的人才增加)和生產發展的需要，1948年開始學習和運用蘇聯新的工藝技術，當年即采用“平行流水分段建造法”和電焊技術造船，以後又逐漸掌握了半自動和自動焊接技術。到50年代中期，已建造各種駁船、小型拖船和小型軍用船舶。修船也很快超過了戰前水平，承修的船舶噸位越來越大，等級和復雜程度也越來越高，能力已達到高於大修水平的恢復性修理，可以對接斷為兩截的萬噸自由輪，對蒸汽主機和內燃主機可進行各種級別的修理。
黨中央和國家領導機關十分關心和重視大連造船工業的發展，早在1950年2月由國家重工部審定的大連造船廠建廠委員會編制的建廠方案，即是壹個規模宏大、氣勢雄偉的規劃。中蘇造船公司成立前夕，國家重工業部即擬定了中蘇造船公司的5年發展規劃，要求擴大廠區生產作業面積，逐漸發展成為造船為主，積極籌建船舶內燃主機的生產廠，並決心在蘇方不同意時，我方將單獨建設。其他工作也都作了詳盡安排。這個發展規劃方案於1951年11月經中央財經委員會副主任李富春同意並得到周恩來總理批準。根據這個規劃，1954年中蘇兩國達成協議，並具體制定了中蘇造船公司5年建設改造計劃。
1955年1月，我國獨立經營大連造船廠後，要求迅速改變以修船為主的局面，早日建成中國北方造船工業基地。當年12月，國務院以(55)國發亥字137號文批準將大連造船公司擴建為建造遠洋船舶船廠的方案，並列入第壹個五年計劃期間國家重點建設項目。為了解決對船舶、船舶配套產品和非船舶產品的檢測問題，提高產品質量，經壹機部船舶局批準，大連造船廠在列入重點項目之前，於1955年建立了中央試驗室，滿足工廠對原材料、半成品、成品、零部件的質量理化檢驗，以及重點工程、非生產工藝、改進革新、大型精密設備、產品質量分析、測試鑒定、驗收、考核工作。1957年，國家建委以5708024號文件，最後確定了工廠1955—1960年擴建改造方案。這是我國獨營大連造船廠後第1次技術改造方案。其設計綱領是：年造船能力5萬噸，修船20萬噸，生產鑄鋼錨鏈1500—2000噸，初步投資概算為7092萬元。1960年末第1次技術改造工程基本完成，經過填海造地擴大了廠區面積，主要建設項目有：255米×27米的萬噸級船臺2座，75噸高架吊車3臺，662米舾裝碼頭、船體聯合廠房和機械、電工、輪機、工具等車間廠房，以及氧氣站、乙炔站、66千伏變電站等15項重大工程，實際耗資4405萬元。經過第1次技術改造大連船舶工業具備了建造萬噸級船舶的能力，並開始批量建造中、大型船舶實現了以修船為主向以造船為主的轉變，成為中國北方重要的造船工業基地。
1962年，建成交工由蘇聯轉讓制造的“567”型萬噸級遠洋貨輪“躍進”號，標誌著大連船舶工業工藝技術的實現重大突破。該船采用“三島式”建造工藝，創造了58天船臺周期的先進紀錄。交工前經國家驗收委員會檢驗證明：船體結構裝配準確，外形光順美觀，焊接質量優良，主要尺度精確，主機、軸系安裝全部符合規範要求。