Согласно официальным документам работы на первом крейсере начались еще до заключения контракта — 19 февраля 1901 года, к октябрю они были выполнены на 6% — в основном за счет вспомогательных операций. К постройке второго крейсера приступили 1 октября 1901 года. Многие работы выполнялись параллельно— например, заготовка металла велась сразу на оба крейсера. Еще до подписания контракта на заводе были установлены леса и стапель-блоки, закончена разбивка на плазе нового чертежа с увеличением водоизмещения на 100 т.
Необходимо отметить, что Невский завод был универсальным предприятием и имел мощную механическую базу, которая позволяла самостоятельно выполнять прокатку почти всех видов профилей, отливке основных частей главных машин и вспомогательных механизмов. К сторонним подрядам обращались только для получения деталей, для выпуска которых заводу невыгодно было закупать специальные дорогие станки, поэтому цельнотянутые котельные трубки и длинномерные валы заказывались на стороне, преимущественно за границей.
5 ноября 1901 года государь-император «повелеть соизволил зачислить» до того безымянные крейсера в списки судов флота под названием «Жемчуг» и «Изумруд». Корабли назвали в память парусно-винтовых клиперов, построенных в 1860-е годы также для Дальнего Востока. Несколько позже постановлением Адмиралтейств-совета крейсера были зачислены во 2-й ранг и причислены к флотским экипажам: «Жемчуг» — к 8-му, а «Изумруд» — к 14-му.
Еще до заключения контракта правление обратилось с просьбой в МТК на первый заграничный заказ — завод не мог своевременно изготовить 10 валов, в том числе шесть коленчатых, из необходимых 28 (на два судна) из-за неготовности нового гидравлического пресса. Специалисты МТК посоветовали правлению обратить внимание на то, что и отечественные заводы в состоянии поставить нужные валы, в частности, Пермский, Обуховский или Балтийский. После обсуждения на предложение откликнулся Обуховский сталелитейный завод. Он обязался изготовить два дейдвудных вала со сроком исполнения восемь месяцев. Остальные валы Невский собирался сделать в своей гидравлической мастерской.
Долгая дискуссия предшествовала заказу брони, которую в конце концов приняли по образцу «Новика» с теми же химическими и механическими свойствами. Основную часть броневых плит взялся прокатать Невский завод, гнутую и специальную, в том числе маломагнитную, предполагалось заказать Адмиралтейским Ижорским заводам. В начале октября Невский завод прокатал пробную партию броневых плит в 20 и 35 мм толщиной и просил испытать их за счет правления на Охтинском артиллерийском полигоне в присутствии своих представителей. Испытания дали положительный результат, и завод начал валовое производство брони, каждая партия которой подвергалась огневым испытаниям. Если при этом браковалось три плиты, то браковалась и вся партия, при двух забракованных партия допускалась к установке на корабль, но цена ее понижалась на 10%.
Вопрос о выборе типа котлов для крейсеров не был решен и к моменту подписания контракта. Еще во время испытания «Новика» наблюдающий за постройкой котлов и механизмов старший инженер-механик Ильин в Данциге обратился к главному инспектору по механической части МТК Нозикову, указывая, что при некоторых неоспоримых достоинствах котлы системы Шихау обладают отрицательными качествами: трудностью доступа к нижним концам водогрейных трубок, сложностью замены этих трубок и их большой кривизной, приводившей к скапливанию накипи. Опыта эксплуатации таких котлов в русском флоте еще не было, и никто не мог сказать, к чему он приведет. В качестве альтернативы Ильин предложил установить на крейсере котлы Ярроу, нашедшие широкое применение на миноносцах всего мира, в том числе и в русском флоте. В конце декабря правление Невского завода составило развернутый материал с анализом качеств котлов Шихау и Ярроу и отправило его на рассмотрение в ГУКиС.
В начале 1902 года МТК предоставил управляющему Морским министерством справку по паровым котлам разных систем, причем рассмотрение начиналось с системы Никлосса — видимо, сведения об эксплуатации их на крейсере «Варяг» еще не дошли до Петербурга. Водотрубные котлы системы Бельвиля указывались как наиболее надежные, однако применение их было возможно лишь на судах, где много места. Котлы Ярроу характеризовались как наипростейшие по устройству и наиудобнейшие для ухода; к тому же их рекомендовала английская котельная комиссия, в частности, для установки на броненосных крейсерах. Эти котлы могли построить и на Невском заводе без заказа в Англии. Вице-адмирал Тыртов наложил на эту справку резолюцию: «Согласен на котлы Ярроу... Скорость ниже 24 узлов недопустима».
Тем временем работы на заводе продолжались. К концу года была прокатана и принята комиссией последняя партия стали для корпусов и котлов обоих крейсеров общим весом 29 193 пуда. Закончено изменение уклона стапеля, собирались килевые листы. Уже были выгнуты, но еще не просверлены шпангоуты для обоих крейсеров. Отлит форштевень для первого крейсера, в работе находились модели ахтерштевня и рулевой рамы. Продолжался выпуск чертежей по машинам, формовка паровых цилиндров и фундаментных рам главных машин. Предварительный проект котлов Ярроу был представлен на рассмотрение в МТК.
Одно из первых изменений к контракту по корпусу поступило от корабельного инженера Скворцова. Он предложил заменить линолеум на главной палубе деревом — сосной толщиной 2,5 дюйма (весом 30 т) или тиком в 1,75 дюйма (весом 34 т). Вес линолеума —10 т, излишек 24 т даст переуглубление на 1 дюйм, ожидаемое снижение скорости 0,15%. Предложение было рассмотрено в МТК и утверждено позднее, когда анализировались результаты испытаний крейсера «Новик», поступившие на обсуждение в феврале 1902 года и оформленные «Журналом МТК по кораблестроению 9.2.1902 № 12». В частности, предлагалось: «Употребить часть значительного запаса водоизмещения на усиление общей крепости корпуса. 1) На второй сверху пояс обшивки наложить слой листов толщиной 10 мм на 2/3 длины корпуса, по стыку наложить планки. 2) Боковой пояс палубной настилки (стрингер) заменить на более толстый 16 мм, вместо 12 мм. 3) Подкрепить карлингсами из коротких стальных листов продольные стенки кожухов котельных и машинных отделений. 4) Увеличить толщину первого стрингера до 8 мм. 5) Для восстановления поперечной крепости корпуса в районе бортовых машин наложить на дополнительных бимсах горизонтальный стрингер толщиной 12 мм, связав его с бортовой обшивкой и машинным кожухом по длине машинного люка и далее на 12 футов (общая длина 50 футов). 6) Продлить трюмный стрингер треугольного сечения через среднее машинное отделение».
Кроме того, ходовую рубку рекомендовалось установить над боевой, отказаться от щита на носовом орудии. Для подъема парового и моторного катеров приспособить наиболее легкие шлюпбалки вместо мачтовой стрелы «Новика». Снять лишние грузы с оконечностей (запасные якорь, цепи, котельные трубки). Пересмотреть чертежи дельных вещей «Новика», показавших слабость конструкции (кат-балка, задрайки, швартовые шпили, вентиляционные трубы). Дейдвудную трубу для средней машины сделать водонепроницаемой. Динамо разместить в жилой палубе более удобно, если не удастся перенести в трюм. Закрепить все предметы вокруг 120-мм орудий, чтобы не было падений от сотрясения при стрельбе.
Общий вес металла на дополнительные подкрепления составил 55 т при увеличении прочности на 7%. Было принято предложение инженера Скворцова о замене палубного покрытия. Дерево предотвращало отпотевание и вибрацию настилки между бимсами, а также выпучивание палубы от нагрева солнцем. Выбрали тик толщиной 1,75 дюйма.
Прошло всего пять месяцев с момента подписания контракта, а правление уже обратилось в ГУКиС с просьбой перенести сроки сдачи судов на пять месяцев позже, связано это было с задержкой изготовления котлов. Но Верховский не согласился с доводами правления завода.
В начале февраля поступило указание генерал-адмирала великого князя Алексея Александровича минное вооружение на крейсера «Жемчуг» и «Изумруд» не устанавливать. По мнению великого князя, незащищенные надводные минные аппараты представляли большую угрозу для собственного корабля, чем для противника. Еще раньше решили отказаться от мин заграждения.
Заказ на изготовление водогрейных трубок для котлов (53 222 шт.) по цене 13 руб. 58 коп. за пуд получил Адмиралтейский Ижорский завод; полностью выполнить заказ он обещал лишь через 14 месяцев. Ижорцы только недавно получили английские станки для производства цельнотянутых трубок и еще их не освоили, отсюда и высокая цена, и задержки с поставками. Заграничные заводы предлагали те же трубки по цене 8 руб. за пуд.
График поставок выполнен не был, и правление опять обратилось за разрешением на заграничный заказ. И снова получило отказ с обещанием поставить трубки с Ижорского завода.
Тем временем выяснилось, что толщину стенок котельных трубок котлов Ярроу надо увеличить (подверженных действию пламени — до 3,5 мм и остальных — до 3 мм), отчего вес котлов возрастал еще на 15,3 т, а стоимость — на 20 330 руб. для одного крейсера. Ижорский завод должен был переналадить станки на новые размеры трубок. Он обещал поставить трубки для «Жемчуга» в середине года, но обещание опять не выполнил.
Управляющий Морским министерством наконец-то, скрепя сердце, разрешил заграничный заказ на 20 000 цельнотянутых трубок, остальные все же должны были поставляться ижорцами. Заказ на изготовление трубок в количестве 26 611 шт. разместили в Швеции. Цену за пуд трубок, доставленных и выгруженных на набережную Невы, назначили 7,46 рубля — почти вдвое ниже, чем у Ижорского завода.
1 июня 1902 года в присутствии управляющего Морским министерством П.П.Тыртова состоялась коллективная закладка крейсеров «Жемчуг» и «Изумруд». По обычаю того времени, кроме закладной доски, которая укладывалась на горизонтальный киль в небольшом отсеке, заказывалось еще несколько таких же экземпляров для морского музея и для преподнесения почетным гостям на память. В архивах МТК есть запрос от секретаря главного инспектора кораблестроения Н.Е.Кутейникова корабельному инженеру Малковичу-Сутоцкому о том, почему не поступили закладные дощечки крейсеров «Жемчуг», «Изумруд», «это недоразумение или его превосходительство не удостоился чести». Судя по содержанию документа, главный инспектор на церемонии закладки отсутствовал, и дощечек ему не досталось. Правление, спохватившись, через месяц заказало новый комплект и преподнесло его Кутейникову с сопроводительным письмом.
Заказ на изготовление брони разместили на Ижорском заводе. Вес 30- и 35-мм брони составлял 15 013 пудов, 55-мм — 3 600 пудов. Цена за пуд назначалась в 4,4 руб., (крупповская — 6,6 руб. за пуд).
На Невском заводе комиссия порта с представителями МТК осмотрела четыре отлитых цилиндра для машин крейсера «Жемчуг». В золотниковой коробке одного цилиндра была обнаружена раковина, стенка коробки оказалась в два раза тоньше (0,5 дюйма вместо 1 дюйма). Испытав золотниковую коробку давлением 7 кг/см2 вместо назначенного 4,5 кг/см2 при рабочем давлении 2,1 кг/см2, комиссия допустила ЦНД к работе. А вот форштевень для «Изумруда», в котором обнаружили раковину больше допустимой, МТК потребовал отлить заново.
Правление завода предложило заменить медный паропровод высокого давления стальным исключительно русской выделки. Комиссия под председательством инспектора механической части Нозикова согласилась, но при условии, что это не удлинит сроки и не повысит стоимость.
К концу 1902 года поступили данные о результатах плавания крейсера «Новик» от Кронштадта до Кадиса. Капитан 2 ранга Гаврилов сообщал о ряде серьезных недостатков в машинной установке. Для их устранения было предложено установить два электрических вентилятора для снижения температуры в первом машинном отделении, валопроводы всех машин снабдить разобщительными муфтами, переделать водяное продувание кингстонов на паровое. Несколько позже выяснилось, что на единственной мачте «Новика» невозможно поднимать многофлажные сигналы, а также второй топовый огонь для определения курса крейсера ночью. Возникали трудности с оснащением бельевых лееров и проводов беспроволочного телеграфа. Поэтому на «Жемчуге» и «Изумруде» решили установить дополнительно фок-мачту на полубаке (шп. 137) и сухую (т.е. без реев) бизань-мачту (шп. 41), высотой от главной палубы 70 и 65 футов соответственно.
Первая половина 1903 года прошла в интенсивных работах по сборке корпуса, установке брони, чеканке заклепочных швов и стыков. В мае на обоих крейсерах было проведено испытание переборок на прочность наливом воды. Капитан 2 ранга П.П.Левицкий, назначенный еще в начале 1902 года командиром крейсера «Жемчуг», предложил установить боковые кили, так как, по докладу командира «Новика», крейсер на переходе в штормовую погоду испытывал стремительную качку, при этом наводчики не могли удерживать цель на мушке. Установка килей на длине 160 футов (48,8 м), по мнению инженера Скворцова, улучшала мореходные качества, но несколько уменьшала скорость. Предложение нашло поддержку в МТК: было решено установить боковые кили длиной 160 футов и глубиной 28 дюймов. Уже изготовили шаблоны, однако ввиду спешности подготовки к походу от установки килей пришлось отказаться.
14 августа 1903 года в присутствии Николая II белоснежный корпус крейсера «Жемчуг» сошел на воду и стал на оба якоря посреди Невы под залпы императорского салюта. Таким образом, стапельный период строительства занял два года и семь месяцев. Спуск «Изумруда» состоялся 9 октября того же года.
Начало декабря застало «Жемчуг» у пристани Рожковского провиантского магазина, у левого берега Невы. Необычное даже для Петербурга зимнее наводнение взломало лед и сорвало крейсер со швартовов, вынесло его на банку из льда, набившегося под днище корабля до самого дна. Обследование показало, что корабль приподняло на целый фут от обычного углубления. Осмотр внутри и под водой водолазами показал отсутствие повреждений, в том числе и валов с винтами. Завод организовал работы по снятию «Жемчуга» с ледовой банки. Рабочие пешнями и крючьями выталкивали лед из-под корпуса; одновременно с помощью лебедок и домкратов судно пытались стащить в майну, специально вырубленную во льду. К стенке завода был пробит канал, по которому крейсер подтянули к заводу. На все это ушло 42 дня. И хотя работы на крейсере продолжались, их темп замедлился; из-за невозможности подвести воздух отверстия под заклепки приходилось сверлить ручными дрелями. (Кстати, следует отметить лидерство Невского завода во внедрении пневматического инструмента в российском судостроении.)
В январе 1904 года началась война, для которой, собственно, и строились все новые русские корабли, в том числе и «Жемчуг» с «Изумрудом». Тем не менее особого оживления работ на них не произошло — по крайней мере, до апреля, когда процент готовности стал расти, да и то только на «Жемчуге» (видимо, на его сдачу флоту были брошены основные силы завода).
По пути в Порт-Артур вице-адмирал С.О.Макаров отправил свои предложения по усилению вооружения крейсеров Невского завода: за счет снятия кормовой машины установить четыре надводных минных аппарата, установить одно 203-мм, пять 152-мм и 10 75-мм орудий общим весом 240 т (что привело бы к уменьшению скорости на 2,7 уз.). На подкрепление корпуса потребовалось бы 38 т, образовавшийся запас водоизмещения в 100 т можно было бы употребить на дополнительный уголь, что для Дальнего Востока весьма важно. Рекомендовалось также установить две машины по 100 л.с. для длительного крейсерства. Расчеты, подтверждающие идеи вице-адмирала Макарова, сделал инженер Вешкурцев, следовавший с адмиралом в одном поезде. Кораблестроительный отдел МТК не нашел технических препятствий к их осуществлению, кроме размещения 10 75-мм пушек, для которых просто не было места. Расчеты, выполненные инженером Ширшовым, показали, что метацентрическая высота уменьшится до 0,58 м, а скорость — до 21,7 уз., однако на выполнение всех работ по переделке судов требовалось не менее 9 месяцев, поэтому получить «судно с грозной артиллерией для истребителей и которое нельзя будет расстрелять с большого расстояния» (так охарактеризовал свой проект адмирал Макаров) не удалось.
Примерно в это же время появился и более скромный вариант усиления артиллерии за счет запаса водоизмещения. Капитан 2 ранга Левицкий предложил заменить 47-мм пушки на 75-мм или установить дополнительно два 120-мм орудия. «Журналом МТК по артиллерии от 4.3.1904» последняя инициатива была принята. Из макаровских предложений согласились лишь с установкой минного вооружения, но не четырех, а трех надводных торпедных аппаратов.
Два добавочных 120-мм орудия устанавливались на шп. 82 на месте 47-мм, которые переносились на уширенный в виде «офицерского эполета» и подкрепленный кормовой мостик, а находившиеся там 37-мм орудия перемещались на главную палубу (у шп. 92). Палуба на месте установки новых 120-мм орудий подкреплялась, но спонсоны за неимением времени решили не делать, угол обстрела при этом ограничивался 103°. Патроны для новых орудий размещались в сухарном отделении в стеллажах в горизонтальном положении; оговаривалось, что верхний ряд патронов не должен возвышаться над грузовой ватерлинией. Сухарное отделение переносилось с кормовой платформы на шп. 147 — 155 в помещение между броневой и жилой палубами. Станки решили взять из запаса Обуховского завода, а четыре 120-мм орудия — со склада Кронштадтского порта из числа снятых с крейсера «Дмитрий Донской». По расчетам МТК, усиление артиллерии на два 120-мм орудия не вызвало бы перегрузки по водоизмещению и было вполне допустимо по остойчивости, метацентрическая же высота при 3100 т составит 0,85 м. Новый управляющий Морским министерством вице-адмирал Ф.К.Авелан, сменивший на посту скоропостижно скончавшегося в 1903 году П.П.Тыртова, согласился с предложениями о довооружении крейсеров и приказал ГУКиС выдать наряд на работы с немедленным заключением контракта без увеличения сроков готовности кораблей.
Корабельный инженер Ширшов, рассмотрев вентиляционную систему судов, указал на ее слабость — особенно в носовом патронном погребе, где предусматривался только переносной электровентилятор, а вдувной трубы не показано вообще, поток через люки четырех палуб будет очень слабым. Заводу предложили проработать этот вопрос более детально. Также было принято решение о замене 28-футовых паровых посыльных катеров паровыми же 34-футовыми, кроме того, на каждый крейсер добавили по одному 6-весельному ялу. Гребные плавсредства, в силу того, что русская промышленность не освоила производство металлических, решили оставить традиционно деревянными. Правление завода тут же откликнулось очередным заявлением: плавсредства имеют больший вес, поэтому необходимы более мощные шлюпбалки; вместе с лишним ялом общее увеличение веса на несколько тонн увеличит углубление и ухудшит остойчивость.
Вместе с тем, срочность завершения постройки иногда заставляла отступать от правил. Так, было разрешено установить испарители Круга без их испытания на заводе. Обуховский завод прокатал маломагнитную сталь большей толщины, чем требовалось. Невский завод согласился, только лишь просил осуществить поставки вовремя.