1887年3月，琅威理接受李鸿章的派遣，到英国和德国接收“致远”、“经远”、“靖远”、“来远”四艘快船。他以“靖远”为旗舰，升提督旗指挥，直至抵达厦门与丁汝昌会合。

1888年12月17日，清政府组建北洋舰队，以丁汝昌为提督，林泰曾为左翼总兵，刘步蟾为右翼总兵，琅威理则担任副统领。此期间琅威理一直希望全面控制舰队，但清政府并不信任他指挥舰队。舰员对他严厉的规定也颇有怨言，琅威理几度打算辞职回国，直到1890年3月，矛盾终于激化。

1890年初（光绪16年），北洋舰队停泊香港过冬，2月24日，提督丁汝昌率领部分海军出巡海南。3月6日，旗舰“定远”突然降下提督旗，升起总兵旗。按照《北洋海军章程》，舰队只设一个提督，两个总兵。提督之下，右翼总兵官衔最高。身为右翼总兵的“定远”管带刘步蟾下令升总兵旗，宣示代行指挥舰队。但琅威理认为虽然丁提督离职，但身为副提督的他在舰队中，理应继续升提督旗。刘步蟾不让步，于是琅威理电李鸿章请示。李鸿章暗示北洋舰队只有一个提督，没有所谓的“副职”。6月25日，北洋舰队抵达天津后，丁汝昌和琅威理面见李鸿章，谈及撤旗事件时，李鸿章支持刘步蟾的行动。琅威理对此非常愤慨，当场提出辞职。李鸿章接受了他的辞呈。琅威理返回英国后，宣传他在华受辱的经历，引起轩然大波。英国外交部甚至为此曾考虑撤回在华的所有英籍顾问。11月4日，英国政府拒绝李鸿章另聘英国人担任海军顾问的请求并撤回部分在华雇员，同时宣布不再接纳中国海军学生。

琅威理离开北洋舰队后，舰队训练日益松弛，军纪每况愈下。

1894年8月，中日甲午战争爆发，北洋舰队几乎全军覆没。同年11月13日，清政府命赫德传谕琅威理迅即来华，以备任使，并选募洋员，酌带前去中国。但英国外交部认为在未得到中国的明确允诺之前，琅威理不能动身来华。此后，琅威理终未再得到来中国的机会。

1904年2月，琅威理获皇家海军授予海军中将军阶；

1906年12月15日，琅威理在英国逝世。