В начале стапельного периода дело шло довольно быстро. Задержки начались из-за опоздания чертежей расположения главных механизмов, которые составлялись специалистами Балтийского флота. 10 июня 1865 г. Кораблестроительный технический комитет одобрил чертежи с оговоркой о необходимости перемещения котлов с дымовой трубой. Однако процесс согласования в различных инстанциях затянулся, и утвержденные чертежи общего расположения
главных механизмов поступили на верфь только 17 августа 1865 г.
Подрядчику удалось преодолеть затруднения, связанные с изготовлением отдельных сортов железа на отечественных заводах. Для того чтобы обойтись без заграничных заказов, некоторые детали набора пришлось делать составными.
В связи со смертью С.Г. Кудрявцева в августе 1865 г. подряд был передан английской фирме "Митчел и К°", а для оценки работ создана специальная комиссия. 7 декабря 1865 г. директор Кораблестроительного департамента контр-адмирал Н.В. Воеводский разрешил передать контракт К. Митчелу, а непосредственным руководителем работ стал его поверенный в России инженер Ч. Сван.
К тому времени готовность лодок по корпусу составляла около 33 %. Уже стояли на местах изготовленные Ижорским заводом ахтерштевни, большая часть бимсов верхней и нижней палуб, большая часть шпангоутов, часть наружной обшивки.
Наблюдающего за постройкой Л.А. Свистовского еще в июне 1865 г. назначили на достройку фрегата "Петропавловск". и его заменил Н.А. Самойлов: в ноябре его утвердили наблюдающим на "Чародейку'', а на "Русалку" назначили корабельного инженера штабс-капитана К.Г. Михайлова. Обязанности их помощников выполняли подпоручик А.Ф. Розинский, прапорщики Н.Н. Александров и Н.К. Глазырин.
25 мая 1866 г, состоялась официальная закладка кораблей. Работы велись достаточно энергично, но Ижорский завод запоздал с изготовлением форштевней, доставленных лишь к осени. Решение Кораблестроительного департамента от 6 мая об установке брони на стапеле (осадка лодок позволяла провести их в Кронштадт с броней) не ускорило готовность. Ижорский и Боткинский заводы не успели поставить броню к сентябрю 1866 г. Остались также нерешенными вопросы о конструкции башен и боевых рубок. Контракт на изготовление главных механизмов, заключенный 2 мая 1866 г. заводом Берда, предусматривал их окончательную установку только к I мая 1868 г.
Обсуждение и согласование вопросов внутреннего расположения судовых помещений, конструкций боевых рубок, типов и количества шлюпок затянулось; немало предложений внесли сами командиры строящихся лодок и начальники броненосной эскадры контр-адмиралы И.Ф. Лихачев и Г.И. Бутаков. Выявились недостатки и сугубо организационного характера.
Корпуса "Русалки" и "Чародейки" строились по клетчатой системе с двойным дном. Корабли имели длину по грузовой ватерлинии 62,8, наибольшую ширину 12,8 м, нормальное водоизмещение при средней осадке 3,36 м 1881,7 т.
Киль набирался из листов размером 610 х 14 мм, шпангоуты из "углового железа" 102 х 76 х 10 мм (шпангоуты 203 х 76 х 13 мм, шпация 0,61 м). Стрингеры из листов 76,2 х 13 мм и вдоль всего корпуса соединялись угольниками с наружной обшивкой (толщина 1019 мм) и шпангоутами. 5-10-мм водонепроницаемые переборки делили корабль на 25 отсеков.
Железный палубный настил (толщина в средней части 25, в оконечностях 6-13 мм) покрывался сверху 89-мм сосновыми и дубовыми (в районе башен) досками. Нижняя палуба также имела деревянный 89-мм настил; обшивались изнутри деревом борта, трюмы, крюйт-камеры и бомбовые погреба. Люки на верхней палубе с комингсами высотой 457 мм снабжались 25-мм боевыми железными и штормовыми деревянными крышками. Форштевень оканчивался тараном (углубление 2, выступ 1,4 м). Бортовая броня набиралась из двух рядов плит суммарной высотой в середине 2.3 с погружением в воду 1,7 м и толщиной 114 мм (95 в носу и 83 в корме).
Каждая из 58 плит устанавливалась на тиковую подкладку (305457 мм). Башни системы Кольза (наружный диаметр 7,9, внутренний 6,7 м) бронировались 140-, а рубка 114-мм железными плитами на тиковой подкладке. Жилые помещения каждого корабля рассчитывались на 1213 офицеров, 160178 унтер-офицеров и матросов.
Постройка кораблей затянулась, и лишь 31 августа 1867 г. их спустили на воду (стапельный период около 28 месяцев). Среднее углубление составило около 2,1 м (спусковая масса около 1100 т). В период стапельных работ установили поперечные и продольные переборки, бортовую броню, дейдвудные трубы, гребные валы и винты, положили палубный настил. Монтаж машин и котлов, башен с орудиями и боевых рубок, установка рангоута и такелажа, отделка внутренних помещений и другие работы заняли еще более полутора лет только к весне 1869 г. "Русалку" и "Чародейку" удалось подготовить к плаванию.
Двухлетнее опоздание по сравнению с контрактом не по своей вине позволило подрядчику соблюсти свои интересы казна выплатила фирме фактические издержки в сумме 77165 руб.
Для защиты от заливания верхней палубы, располагавшейся всего на 0,6 м от ватерлинии, проектом
предусматривалось (по аналогии со "Смерчем") устройство откидного фальшборта по всему периметру палубы. Однако эффективность такой меры и дальнейшем не подтвердилась, фальшборт в 1867 г. сняли, а для удобства управления между башнями установили мостик шириной 3,6 м с узкими поперечными площадками для "походных фонарей" и "бросания лота". По краям мостика размещались коечные сетки и шлюпки: десятивесельный катер, шестивесельный вельбот, четырех- и двухвесельные ялы. Комингсы люков между башнями довели до уровня мостика, фальшборт заменили леерным ограждением, "Чародейку", кроме гребных шлюпок, в 1871 г. снабдили паровым катером (длина 9,94. ширина 3,28 м, нарицательная мощность машины 5 л.с.) постройки завода Крейтона.