Với việc tổ chức, trang bị và huấn luyện quân thủy theo hướng thủy quân biển, nhà Nguyễn có điều kiện để thực hiện tuần tra, gìn giữ vùng biển dài rộng.
Cái lợi của tuần tra mặt biển được vua Minh Mạng chỉ rõ: "Đi tuần phòng ven bể, một là để thao luyện cách lái thuyền cho quen thiện dòng nước, một là để tập đánh dưới nước, biết rõ đường bể, khiến cho bọn giặc bể nghe tin không dám gây sự. Thế có phải là một việc mà được 3 điều lợi không".
Việc tuần tra, kiểm soát vùng biển nói chung được giao cho đội quân chính quy, song ở các địa phương thường được giao quyền chủ động.
Các tỉnh lấy dân địa phương rồi lập thành các đội tuần tra. Bản dụ thời Minh Mạng quy định "các tỉnh có hải phận, đều đóng 2-3 chiếc thuyền nhanh nhẹ, và sai nhân dân các đảo sửa chữa thuyền đánh cá, liệu cấp khí giới để đi tuần thám". Rõ ràng quân địa phương đóng vai trò quan trọng, là "tai mắt" của triều đình trong việc nắm bắt thông tin, tuần thám trên biển.
Dưới thời Nguyễn, cướp biển người Hoa hoạt động nhiều, là mối lo ngại thường xuyên trên biển với thuyền buôn và cũng là thách thức đối với chính quyền. Thuyền cướp biển thường "dị dạng", lẫn lộn với thuyền buôn và thuyền đánh cá.
Để phân biệt thuyền cướp biển với thuyền buôn, thuyền của nhà nước (thuyền tuần tiễu, thuyền công sai), Minh Mạng năm thứ 9 (1828) quy định việc thấy "thuyền giặc" thì treo cờ bắn súng để phân biệt, "nếu không có cờ, tức là thuyền của giặc, phải nhanh chóng đuổi, đánh, không được lầm lỡ".
Năm 1829 vua Minh Mạng ban chỉ dụ phân cấp kính thiên lý cho các tỉnh có vùng biển, đồn biển và thuyền tuần tiễu bởi "vùng biển mênh mông, chỉ có kính thiên lý có thể trông xa được".
Thuyền tuần biển với nhiều loại, như các loại chuyên dụng của nhà nước hay thuyền của địa phương, thậm chí có khi dùng thuyền đánh cá nên công hiệu thấp, năm 1838, vua cho làm thuyền khỏa đồng để đi tuần, "thuyền ấy dài 4 trượng, 4 thước, 1 tấc, ngang 1 trượng, 4 tấc, có sàn ngồi để đánh nhau. Các tỉnh dọc theo bờ bể thời làm theo hình dáng thuyền "đại dịch", mỗi tỉnh 2 chiếc mà tỉnh nào mặt bể rộng mông mênh thời làm ba bốn chiếc đều gọi là thuyền "tuần dương".
Năm 1834, Minh Mạng tiếp tục ban dụ "các Tổng đốc, Tuần phủ, Bố chánh, Án sát ở các địa phương ven biển, đều nên xét các đảo ở hải phận trong hạt hiện có dân cư, thì điều sức cho dân ở tỉnh ấy đem thuyền đánh cá nhanh chóng sửa chữa, cho được nhanh nhẹn.
Nơi dân số nhiều thì làm 2-3 chiếc. Mỗi chiếc có thể ngồi được trên dưới 20 người. Về phí tổn sửa chữa hết bao nhiêu, thì nhà nước cấp tiền. Lại liệu cấp cho giáo dài, súng trường, thuốc đạn, giao cho dân ấy nhận lĩnh, để dùng đi tuần thám. Khi gặp giặc biển, thì một mặt cùng nhau chống đánh, một mặt chạy báo, cho khỏi bị chậm trễ không kịp việc".
Minh Mạng còn ban dụ: "Từ Quảng Trị trở ra Bắc, từ Quảng Nam trở vào Nam đều nhanh chóng phái 3-4 chiếc thuyền binh theo hạt biển đi tuần xét. Một khi gặp thuyền dị dạng của nước Thanh, hoặc trong thuyền hiện có súng ống, khí giới, cho đến đồ vật hàng năm bị cướp, và tình hình đáng ngờ, nguyên do phức tạp, thì lập tức giải trình về trấn ấy.
Một mặt tâu lên, một mặt xét rõ, xử tội nặng thêm bậc, tâu lên. Những thuyền binh được phái đi, cũng nên hết lòng dạy bảo nghiêm ngặt, không được nhân việc mượn cớ quấy rối thuyền buôn".
Công tác tuần tra được tiến hành theo chu kỳ nhất định, tùy thuộc vào thời gian có nhiều thuyền buôn và thuyền công sai đi lại nhiều hay ít. Như bản dụ năm 1835 "mỗi khi mùa hè đến kỳ vận tải thì do Đề đốc Thừa Thiên liệu đem theo biền binh thuộc phủ và đem theo biền binh ở đồn biển cùng ra biển, căn cứ theo hải phận qua lại cùng tuần thám bảo vệ.
Nếu kỳ nào đoàn thuyền đi vận tải số nhiều, thì cho sức thêm thuyền binh, cùng đi do thám... Những thuyền binh hàng năm phái đi, cho cứ vào tháng 3 bắt đầu, tháng 7 thì thôi".
Binh thuyền phái đi cũng luân phiên thay đổi 3 tháng một lần bởi "phái đi lâu ngày, có phần nhọc mệt, nay chuẩn cho các viên quản vệ đang tại ngũ ở nguyên mà quản suất, còn các viên quản suất dư dả cho đến quân lính, cứ 3 tháng phải chiếu số thay đổi, để cho kẻ làm người nghỉ được đồng đều".
Tuy nhiên cũng tùy theo từng điều kiện cụ thể mà có thể tiến hành sớm hoặc muộn hơn có khi tháng Giêng, tháng Hai đã phải tiến hành tuần thám như bản dụ năm 1838 cho biết: "Trước đây trẫm đã giáng lời dụ hàng năm binh thuyền đi tuần ngoài bể, cứ tháng Hai ra đi.
Nay tháng Giêng trời đã sáng tỏ mà đường đi thuận tiện, chính là thời kỳ thuyền buôn đi về, thời nên phái đi tuần tiễu ngay để yên vùng bể". Đặc biệt ở các vùng biển có nhiều hải tặc thì không kể mùa nào bởi "tấn thủ sở tại vốn có trách nhiệm tuần phòng".
Về cách thức tác chiến và trang bị vũ khí, năm 1835, vua ban dụ: "Thuyền của giặc ấy phần nhiều là nhanh nhẹn, chạy giỏi. Chiến đấu với nó, nếu là hơi xa, thì phải dùng đại bác, chỉ định vào mái chèo, bánh lái của thuyền giặc mà bắn tan, gần thì dùng câu liêm giật đứt giây buộc lái, làm cho thuyền đổ nghiêng không chạy được, thì tự khắc bị ta bắt được…".
Thuyền cướp biển thường đi thành đoàn, có tổ chức và được trang bị khá tốt. Như năm 1836, tỉnh Khánh Hoà tâu rằng: "Thuyền đi tuần gặp 1 chiếc thuyền giặc, 2 bên màu đen, hai má trước mũi màu đỏ, sau lái và ván giữa 2 bên vẽ hình đầu rồng, lại có 2 lỗ châu mai, đều đặt đại bác, dám bắn súng chống cự với thuyền của quan quân". Minh Mạng liền cho phái nhiều binh thuyền và "thông sức cho thuyền binh ở kinh và ngoài các tỉnh phái đi đều lưu tâm tìm bắt ở các đảo".
Cũng có thể thấy kế hoạch tác chiến của Bộ Binh bàn định về đồn biển như sau: "Đồn Thuận An ở Thừa Thiên và các đồn biển Tư Hiền, Chu Mãi, Cảnh Dương ở phía nam đến đồn biển Đà Nẵng ở Quảng Nam; từ đồn biển Thuận An đến đồn biển Việt Yên ở Quảng Trị ở phía bắc, cộng 6 đồn biển.
Về số tàu thuyền cần dùng, mỗi đồn biển cần 2 chiếc thuyền Ô, 3 chiếc thuyền nhanh, nhẹ chia chạy lần lượt đi tuần thám. Các đồn biển ấy đều căn cứ vào số binh dân, phu thuyền hiện tại mà chia làm hai toán, mỗi toán một chiếc thuyền Ô, 15 binh phu; súng ống, khí giới đem theo, một chiếc thuyền nhanh nhẹ, 15 binh phu.
Ra biển xét theo hải phận của đồn biển mình: trở vào phía nam giáp với đồn biển nào, trở ra phía bắc giáp với đồn biển nào, qua lại tuần tra, đủ một ngày đêm trở lại đồn biển. Toán khác tuần tra, như thế luân chuyển thay đổi nhau, cốt được liên tục.
Phàm đến nơi giáp giới, là nơi người đi tuần biển của hai đồn biển giặp nhau thì hai bên nên biên ký có nhau làm bằng, để phòng khi tra xét. Lại lồng đèn ở thuyền Ô đều viết to hai chữ tên đồn biển, ban đêm treo lên làm hiệu.
Ở hải phận đồn biển nào trong khi du tuần, gặp giặc biển hoặc quả là thuyền dị dạng, cần phải vây bắt, thì bắn 3 tiếng đại bác, ban đêm thì bắn 5 chiếc pháo thăng thiên làm hiệu. Thuyền Ô liền khẩn cấp tiến lên chặn bắt, thuyền nhanh nhẹ lập tức theo sự thuận tiện, tới báo cho quan địa phương làm bằng. Một mặt phái thêm thuyền binh đuổi bắt, một mặt chuyển báo cho các đồn biển giáp giới đều lập tức khẩn cấp hội lại cùng đánh.
Đồn biển nào đi tuần sơ suất, không đến đầu đến cuối, không có chữ biên ký nơi giáp giới và gián đoạn không liên tục, hoặc đến nỗi bọn giặc được nhân sơ hở lén lút nổi lên, hoặc đụng gặp thuyền giặc mà không lập tức chạy báo, để đến nỗi chậm trễ lỡ việc cùng là đã phát tin báo hiệu, mà đồn biển ở giáp giới không lập tức đến hội, thì đều cho địa phương ấy tâu hạch nghiêm ngặt, sẽ trị tội theo mức nặng...".