Филадельфия — Кронштадт — Чемульпо
Прибывший из России экипаж переселился на крейсер 6 декабря 1900 года. 2 января во время стоянки в Филадельфии на его грот-мачте был поднят вымпел — «Варяг» официально вступил в кампанию. После нескольких пробных походов по заливу Делавэр он принял полный запас угля и 20 марта 1901 года навсегда покинул берега Америки.
Переход через Атлантический океан, Северное и Балтийское моря занял чуть более двух месяцев. 3 мая, оставив за кормой 5083 мили, крейсер стал на якорь на Большом Кронштадтском рейде. Две недели спустя, 18 мая, его впервые посетил Николай II. 1 августа состоялся второй высочайший смотр, а затем корабль взял курс на Копенгаген, Данциг, Киль и Дюнкерк, сопровождая императорскую яхту «Штандарт».
После встречи с Вильгельмом II и президентом Франции Э.Лубэ царь отправился назад в Петербург, а «Варяг» отделился от эскорта и ушел на Дальний Восток. 16 сентября он покинул Шербур и далее следовал по маршруту Кадис — Алжир — Палермо — Крит — Пирей — Суэцкий канал — Аден — Маскат — Персидский залив — Карачи— Коломбо. Новый 1902 год экипаж крейсера встретил на подходе к Сингапуру. 2 февраля «Варяг» прибыл в Гонконг, а в полдень 13-го — в Нагасаки. Там на него перенес свой флаг командующий отрядом русских кораблей контр-адмирал К.П.Кузмич. 25 февраля крейсер бросил якорь на рейде Порт-Артура, где ему устроил смотр начальник эскадры Тихого океана вице-адмирал Н.И.Скрыдлов. А через два дня на его борту побывал командующий морскими силами Тихого океана адмирал Е.И.Алексеев.
В течение последующих двух лет «Варяг» находился исключительно в водах Желтого моря. Он базировался на Порт-Артур, неоднократно участвовал в учебных походах и практических стрельбах (Об интенсивности боевой подготовки экипажа «Варяга» свидетельствуют следующие цифры. По анализу Р.М.Мельникова, за первый год службы в составе эскадры крейсер за 670 ходовых часов прошел 7950 миль, израсходовав 8600 т угля. 48 раз проводились артиллерийские учения; в 30 учебных стрельбах стволиками израсходовано 227 37-мм снарядов и 13 964 ружейных патронов Бердана. В боевых стрельбах израсходовано 74 152-мм, 185 75-мм, 214 47-мм и 951 37-мм снаряд; кроме того, в трех подготовительных стрельбах был выпущен еще 71 снаряд. Из десантной пушки Барановского было сделано 29, а из пулеметов — 770 выстрелов. В ходе 84 минных занятий и учений произвели 48 пусков торпед и 31 — метательных мин; два раза с плотиков выставлялись сфероконические мины заграждения (35 шт.). 84 раза проводились учения по определению дистанции дальномерами, 48 раз — визуально (глазомером), 6 раз осуществлялась подводка пластырей и 4 раза — постановка сетевых заграждений. 34 раза проводили занятия по боевому освещению целей; общее время действия прожекторов — в среднем по 61 ч). 1 марта 1903 года в командование крейсером вступил капитан 1 ранга В.Ф.Руднев. С 29 сентября по 5 октября корабль прошел докование в Порт-Артуре, во время которого его перекрасили в защитный оливковый цвет. 16 октября во время испытательного пробега «Варяг» достиг скорости 20,5 узла. С 16 по 22 декабря он совершил поход в Чемульпо — стратегически важный корейский порт, где постоянно находились боевые корабли ведущих государств, имевших свои интересы на Дальнем Востоке. После недолгой стоянки в Порт-Артуре «Варяг» 28 декабря снова направился в Чемульпо, где выполнял функции стационера.
Тем временем отношения России и Японии обострились до предела. Война могла вспыхнуть из-за любого пустяка, и чиновники из Санкт-Петербурга более всего опасались не «коварного японца», а непредсказуемых действий со стороны собственных «горячих голов». Поэтому местному командованию строго-настрого запрещалось проявлять какую-либо инициативу — чтобы не спровоцировать японцев к началу боевых действий. Этими же причинами объясняется появление туманных инструкций и предписаний, выдаваемых командирам кораблей, отправлявшихся в плавание. Подобные документы сковывали инициативу командиров, не позволяя им в сложной ситуации правильно ориентироваться и принимать своевременные решения.
Поначалу служба крейсера на рейде Чемульпо протекала довольно спокойно. 5 января 1904 года к «Варягу» присоединилась пришедшая из Порт-Артура канонерская лодка «Кореец». Для проверки циркулировавших в городе слухов о высадке японских войск Руднев направил канонерку в бухту Асан, но там никого обнаружить не удалось.
С 14 января прервалось телеграфное сообщение с Порт-Артуром. 26 января канонерская лодка «Кореец», приняв почту, попыталась уйти из Чемульпо, но в море ей преградила путь эскадра контр-адмирала С.Уриу в составе броненосного крейсера «Асама», крейсеров 2 класса «Чиода», «Нанива», «Такачихо», «Нийтака» и «Акаси», а также трех транспортов и четырех миноносцев. Не имея приказа открывать огонь, командир «Корейца» капитан 2 ранга Г.П.Беляев приказал повернуть назад. А утром следующего дня русские моряки узнали о том, что война между Россией и Японией объявлена...
С.Уриу направил командирам находившихся в Чемульпо военных кораблей нейтральных стран — английского крейсера «Тэлбот», французского «Паскаль», итальянского «Эльба» и американской канонерки «Виксбург» — послания с просьбой покинуть рейд в связи с возможными действиями против «Варяга» и «Корейца». Командиры первых трех кораблей выразили Протест, поскольку бой на рейде стал бы вопиющим нарушением формального нейтралитета Кореи, однако было ясно, что это вряд ли остановит японцев. Тогда В.Ф.Руднев, являвшийся командиром отряда русских кораблей, принял решение выйти в море и попытаться с боем прорваться в Порт-Артур. Офицеры «Варяга» и «Корейца» на военных советах единодушно поддержали это предложение.