Все четыре корабля были заложены в один день — 3 июня 1909 года. «Гангут» и «Полтава» были заложены на Адмиралтейском заводе, тогда как «Севастополь» и «Петропавловск» — на Балтийском. Постройку кораблей планировалось осуществить в 38 месяцев, закончив в августе 1912 года, но в реальности она значительно растянулась из-за недостаточного финансирования, и как следствие, запоздалого заключения договоров на поставку комплектующих. Фактически, работы стапелях начались лишь сентябре—октябре того же года. Другой, традиционной уже проблемой, стала весовая перегрузка корабля по сравнению с изначальным проектом, в процессе разработки чертежей достигавшая ещё на бумаге 150 т по корпусу и 200 т по механизмам, по состоянию на январь 1910 года. На 1 января 1911 года на строительство кораблей было выделено лишь 12 % необходимой суммы, а готовность корпусов без брони и оборудования для разных кораблей составляла от 36 до 45 % по массе установленных конструкций.
Продолжение строительства такими темпами теряло смысл, поэтому для получения необходимых средств Совету министров пришлось пойти навстречу требованиям думы — был проведён ряд организационных изменений, организована финансовая комиссия по проверке деятельности Морского министерства, а также отправлены в отставку ряд деятелей Морского министерства. После этого, в феврале—марте 1911 года представленная Морским министерством просьба о выделении ассигнований на достройку кораблей была рассмотрена Комиссией по государственной обороне и 19 мая, после принятия Государственной думой, закон об ассигновании средств на достройку линкоров был утверждён Николаем II. Общая стоимость постройки кораблей оценивалась Морским министерством в 147,5 миллионов рублей, из которых за вычетом уже потраченных на постройку к тому моменту средств, на достройку было выделено 119,56 миллионов. Из-за уже значительно отстававших от плана темпов строительства кораблей, сроки их вступления в строй были отодвинуты на 1914 год.
После получения финансирования, темпы постройки резко возросли. К лету 1911 года закончились начавшиеся ещё в январе испытания отсеков на водо- и нефтенепроницаемость, после чего приступили к сверлению дейдвудных отверстий и подготовке кораблей к спуску на воду. Наибольшая степень готовности имелась у «Гангута», но его постройка была задержана, чтобы в первую очередь подготовить к спуску остальные три корабля. Первым 16 июня 1911 года на воду был в торжественной обстановке спущен на воду «Севастополь», ставший головным кораблём серии, за которым 27 июня последовала «Полтава», 27 августа — «Петропавловск» и наконец, 24 сентября — «Гангут». Масса спускаемых корпусов приближалась к 8 000 т, около 75 % из которых составлял сам корпус, а остальная часть приходилась на почти полностью установленную палубную броню и около 10 % судовых систем.
Достройка и испытания
Установка орудий в башни «Полтавы». Зима 1914 года
После спуска на воду, работы на линкорах почти прекратились, так как оборудование и вооружение к этому времени готовы ещё не были — начинала сказываться задержка с заключением контраков на их поставку. Так, на «Гангуте» с сентября по декабрь 1911 года степень готовности по массе установленных конструкций увеличилась лишь на 3 %, при этом готовность энергетической установки и другого оборудования составляла лишь около 3—5 %. Для упорядочения и ускорения, а также контроля качества работ Морским министерством была сформирована специальная комиссия, представлявшая собой аналог военных приёмных комиссий более позднего времени. Фактически, достроечные работы перешли в активную стадию лишь в начале 1912 года. В течение этого года были установлены главные бортовые броневые пояса, а также оборудованы фундаменты башенных установок. Была также начата постройка артиллерийских погребов, однако их пришлось переоборудовать и расширять после принятия в начале 1912 года новых 305-мм снарядов, отличавшихся большей длиной.
В течение 1913 года на корабли были погружены главная энергетическая установка и артиллерийские орудия, закончена установка бронирования. Была установлена палуба вплоть до деревянного настила и смонтированы боевые рубки, надстройки и мачты. Весной 1914 года строительство двух из линкоров вновь затормозилось, на этот раз причиной этого стало стачечное движение, охватившее всю Россию, включая и Адмиралтейский завод. Для борьбы с нехваткой рабочей силы, Морским министерством к постройке кораблей были привлечены и их команды, проживавшие в тот период в Крюковских казармах вблизи завода. В первой половине 1914 года был проведён окончательный монтаж оборудования, а также были изготовлены и установлены на корабли башенные установки, а также проводились окончательные работы по подготовке линкоров к сдаточным испытаниям.
С началом Первой мировой войны в июле 1914 года и вступлением России в войну, было решено провести сдаточные ходовые испытания в сокращённом объёме, не выводя энергетическую установку на форсированный режим, для сбережения её ресурса и сокращения сроков испытаний. Другой причиной этого стало и желание ввести «Гангут» в строй к 27 июля, годовщине Гангутского сражения, в честь которого корабль получил своё имя. 18 июля на «Гангуте» были проведены швартовные испытания энергетической установки, прошедшие успешно. После этого корабль 20 июля был формально принят на вооружение и на нём был поднят вымпел, несмотря на то, что линкор прошёл ещё не все испытания, имел ряд недоделок и не был полностью принят комиссией.
Проведению дальнейших испытаний помешала поломка 29 июля рулевого устройства, на полтора месяца выведшая корабль из строя. Вновь вышел на ходовые испытания, на этот раз в открытом море, «Гангут» лишь 21 сентября, совместно с законченным к тому времени «Севастополем». Однако первым реально законченным и принятым на вооружение линкором стал «Севастополь», завершивший свои ходовые испытания 27 сентября, тогда как «Гангут» 28 сентября оказался выведен из строя, на этот раз поломкой одной из турбин. Испытания показали превышение проектной мощности энергетической установки на 950 л.с. без форсирования, однако её экономичность оказалась ниже заданной. В конце октября, после завершения ремонта турбины, «Гангут» вновь был вынужден встать на ремонт — на этот раз после столкновения с «Полтавой», повреждения которой оказались значительно меньшими. В итоге, завершить испытания линкору удалось только 21 декабря 1914 года, после чего он 22 декабря был реально введён в состав действующего флота. Ходовые испытания «Полтавы» и «Петропавловска» были завершены, соответственно, 24 ноября и 20 декабря.
