Сразу же после постройки «Дельфина», в конце декабря 1903 года, Морской технический комитет утвердил новый проект подводной лодки «Касатка» водоизмещением 140 т, разработанный под руководством И. Г. Бубнова и М. Н. Беклемишева. Завод приступил к ее постройке.
По плану морского ведомства в течение 10 последующих лет предусматривалось строительство 10 лодок разных типов. Начавшаяся в январе 1904 года Русско-японская война заставила пересмотреть первоначальный план и ограничиться быстрым изготовлением серии лодок по проекту Бубнова и Беклемишева. В феврале Балтийский завод получил заказ на постройку еще четырех лодок типа «Касатка»: «Макрель», «Налим», «Скат» и «Окунь», а в марте еще одной — «Фельдмаршал граф Шереметев».
К сентябрю того же года готовые лодки необходимо было переправить на Дальний Восток.
Под водой винт лодки типа «Касатка» приводился в движение электромотором, питание осуществлялось от аккумулятора, скорость хода составляла 8,5 узла. На поверхности воды лодка могла идти под бензиновым двигателем (скорость 14 узлов) либо под электромотором (скорость 9,5 узла).
Строились все лодки серии исключительно быстро. Уже в июне 1904 года на воду была спущена «Касатка», а спустя два месяца — все остальные лодки. В сентябре начались испытания головного подводного корабля.
Для перевозки лодок на Дальний Восток Путиловский завод изготовил специальные железнодорожные транспортеры грузоподъемностью 100 т, спроектированные под руководством И. Г. Бубнова. Отправка осуществлялась чрезвычайно быстро, чтобы успеть до ледостава переправить лодки через Байкал на пароме (железная дорога вокруг озера еще только строилась). Руководство завода опасалось также, что японцы могут перерезать Китайско-Восточную железную дорогу, проходившую через Маньчжурию, — единственный путь связи с Дальним Востоком.
Две лодки из серии «Касатка» - «Макрель» и «Окунь» - остались в Петербурге для дальнейших усовершенствований и всесторонних испытаний. Транспортеры с лодками пришли во Владивосток 12—13 декабря 1904 года.
В мастерских Владивостокского порта немедленно начались работы по сборке лодок и исправлению дефектов, выявленных на ходовых испытаниях. Однако Морское министерство и дирекция завода не обеспечили доставку некоторых необходимых механизмов и аппаратуры, на месте сборки лодок не оказалось ни конструктора, ни одного квалифицированного инженера. Сборка, достройка, переделка и испытания кораблей проводились силами мастеровых Владивостокского порта в исключительно трудных условиях.
Техническое руководство всеми работами вынуждены были принять на себя начальник отряда подводных лодок лейтенант А. В. Плотто и командиры кораблей. В ответ на их негодующие и аргументированные письма начальник Балтийского завода прислал несколько опытных мастеровых. Надо отдать должное мастеровым и морякам, проявившим смекалку и трудовую доблесть при устранении своими силами ряда серьезных недостатков. Благодаря их упорству уже в феврале — марте 1905 года лодки смогли выйти в море на ближние подступы к Владивостоку. О присутствии русских подводных лодок во Владивостоке стало быстро известно в Японии. Опасаясь встреч с ними, японские корабли не рисковали приближаться к городу и отказались от попыток блокировать его или высадить десанты.
К сожалению, действия надводного, подводного флотов, средств наблюдения и связи во Владивостоке координировались слабо. В результате лодки Балтийского завода не имели возможности выйти в торпедные атаки на корабли противника. Лишь однажды, 28 апреля 1905 года, подводная лодка «Сом» имела боевое столкновение с японскими кораблями.
Тем не менее подводные лодки во Владивостоке выполнили свою главную стратегическую задачу, о чем хорошо написал участник и свидетель событий М. М. Тьедер: «...Если наши пионеры подводного плавания и не избавили наш флот от разгрома, то они спасли Владивосток от нашествия японского флота... Подводники — это моряки будущего».
После отправки во Владивосток в октябре 1904 года четырех лодок типа «Касатка» на Балтийском заводе остались две — «Макрель» и «Окунь».
На них продолжались экспериментальные работы с целью улучшения данного типа подводных лодок. Только в июле 1908 года они были сданы в казну и вошли в Учебный отряд подводного плавания. В 1911 году на них заменили бензиновые двигатели на дизельные, более безопасные.
В конце 1914 года с Дальнего Востока по железной дороге прибыли лодки, участвовавшие в Русско-японской войне: «Налим» и «Скат» - на Черное море, «Касатка» и «Фельдмаршал граф Шереметев» - на Балтику.
В годы Первой мировой войны балтийские лодки участвовали в обороне Финского залива; 21 мая 1915 года «Окунь» даже предпринял атаку германской эскадры.
Во время Гражданской войны подводные лодки «Касатка», «Макрель» и «Окунь» перевезли в Саратов и включили в состав Волжско-Каспийской военной флотилии. Во время наводнения в Петрограде в 1924 году «Кета» (бывшая «Фельдмаршал граф Шереметев») затонула. В том же году ее подняли и сдали на слом. В 1925 году та же участь постигла и лодки «Касатка», «Макрель» и «Окунь».
Черноморские лодки «Скат» и «Налим» в апреле 1919 года были из-за отсутствия русских подводных лодок во Владивостоке стало быстро известно в Японии. Опасаясь встреч с ними, японские корабли не рисковали приближаться к городу и отказались от попыток блокировать его или высадить десанты.