Thomas Cochrane que estaba al mando de la escuadra que conducía las fuerzas expedicionarias también empezaría las acciones en el mar bloqueando las costas peruanas y principalmente el puerto del Callao.

Pero ante la necesidad de proteger los transportes, Cochrane empezaría sus acciones en el Callao con las fragatas O'Higgins y Lautaro; y la corbeta Independencia para destruir la flota española que estaba comandada por el brigadier Real Antonio Vacaro.

Luego de eso se intentó abordar otros buques, pero por el nutrido fuego que empezó a hacer las baterías del Callao no se logra el objetivo por lo que al amanecer Cochrane sale del interior del fondeadero tras engañar a las baterías de tierra con luceras similares a los de buques neutrales.

Ahora las fragatas O'Higgins y Valdivia quedaban bloqueando el puerto del Callao, donde sus actividades se vieron turbadas solo por algunos incidentes.

El 2 de diciembre, hallándose la Valdivia (ex Esmeralda) en una posición más tentadora que de costumbre, las cañoneras españolas se aventuraron a salir con la esperanza de recobrarla, sosteniendo durante una hora un vivo fuego; pero luego que vieron a la fragata O'Higgins maniobrar para cortarlas, se retiraron con precipitación perdiendo algunas lanchas cañoneras.

Cochrane salió en persecución de los españoles con sus buques dejando bloqueando el Callao al navío San Martín y a la corbeta Independencia.

[3]​ Después de algunos meses intentando buscar infructuosamente las fragatas españolas Cochrane volvió al Callao.

El oficial que la mandaba de apellido Barragan buscó destruir su lancha en la playa para que no fuera capturada, logrando su objetivo y además salvarse él y su tripulación de ser capturados.

[5]​ Durante estas acciones los realistas sufrirían varios conflictos internos por la ineficacia de la defensa contra los patriotas, las enfermedades que asolaban al ejército y a los civiles, y el bloqueo de sus puertos.

Cochrane usó nuevamente los cohetes Congreve causándoles considerables daños a los buques y baterías de costa.

Sabiendo la guarnición estas intenciones, el día 11 de julio echó a pique a la corbeta Sebastiana, única corbeta que había quedado en el puerto, para que no fuera capturado por los patriotas.

Durante el asedio fueron frecuentes los tiroteos entre la guarnición, los buques y avanzadas patriotas que hostigaban a los defensores.

Al entrar en el reducto cerrado por la palizada de madera y cadenas, los fuertes hicieron fuego y los buques mercantes armados que se encontraban en su interior alistaron su velamen para ponerse a salvo.

Esto llevó a provocar grandes problemas entre Thomas Cochrane y San Martín quienes tuvieron varias discusiones privadas.

Con esto caen los últimos buques de guerras españoles surtos en el puerto, los bergantines Guerrero y Pezuela.

Quedando ahora los realistas encerrados en el interior del Perú donde tendrían que reorganizar sus fuerzas.

[6]​ Cochrane viendo imposible ver una solución y al ver que se aproximaba un motín en la escuadra tomó los tesoros públicos depositados por San Martín a bordo de una goleta anclada en el puerto de Ancón.

[7]​ Pero San Martín molesto por lo sucedido ordenó que la escuadra se retirara de las costas del Perú sin permitirles suministros.