Осенью 1883 года, после свадьбы с Раисой Алексеевной Богдановой, дочерью присяжного поверенного, Александр Степанович прибыл в Кронштадт. Молодая семья останавилась в деревянном доме Ильина на улице Посадской, 25 (дом не сохранился). Здесь 15 октября 1884 г. в семье Поповых родился первый сын Степан.
      Александр Степанович поступил на работу в кронштадтский Минный офицерский класс на должность ассистента преподавателя по гальванизму. Около года он работал под началом А. С. Степанова. В 1884 году начал самостоятельно читать курс физики и электротехники. Минный офицерский класс в ту пору был оснащён передовым электротехническим оборудованием, которое привозилось из разных стран. Минный офицерский класс имел свою техническую библиотеку. В физическом кабинете была хорошая возможность проводить исследования по электричеству и магнетизму.
      Раиса Алексеевна в 1886 году окончила первые в России высшие женские медицинские курсы в Петербурге при Николаевском морском госпитале, и стала работать на общественных началах медсестрой в кронштадтском Морском госпитале.
      
      В 1886 году семья Поповых переехала в в дом М. А. Марковой на ул. Песочную (сейчас — ул. Аммермана, 31), в связи с ожидаемым пополнением семейства. Здесь 8 марта 1887 года родился второй сын, Александр.
      С 1887 года Александр Степанович выступал с докладами на офицерских собраниях Минного офицерского класса. Первый его доклад был о новых приобретённых приборах с их демонстрацией собравшейся публике.
      
      В апреле 1887 г. А. С. Попов был избран членом РФХО (Русского физико-химического общества). Летом 1887 г. РФХО организовало красноярскую экспедицию, в которую отправляется А. С. Попов. и где снимает солнечное затмение на фотометр собственной конструкции.
      На заседании РФХО в начале 1889 года А. С. Попов узнаёт об опытах Герца, которые его увлекли. Он собственноручно изготовил более наглядные и компактные приборы для демонстрации опытов Герца.
      Из лекции А. С. Попова в кронштадтском Морском собрании весной 1889 года: «Человеческий организм не имеет ещё такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применять к передаче сигналов на расстояние».
      С лета 1889 по 1898 год А. С. Попов с семьёй выезжал на несколько месяцев в Нижний Новгород, где заведовал электростанцией нижегородской ярмарки. Эта работа давала хороший дополнительный заработок. Там, 24 июня 1891 г. родился третий ребёнок в семье Поповых — дочь Раиса.
      
      С 1890 года Александр Степанович дополнительно работал на штатной должности преподавателя в кронштадтском Морском техническом училище Императора Николая I. Там он читал свой курс лекций по электричеству.
      В 1893 году А. С. Попов как талантливый физик-экспериментатор был командирован на Всемирную выставку в Чикаго в составе делегации от технического комитета Морского ведомства (в делегации был также талантливый изобретатель Евгений Викторович Колбасьев, который представлял аппаратуру, изготовленную в своей кронштадтской мастерской). На выставке были грандиозные электротехнический и промышленный разделы, где демонстрировались мировые достижения того времени, определившие во многом развитие электротехники XX века.

      Идея передачи сигналов электроволнами увлекла А. С. Попова. Он пытается конструировать надёжный приёмник, способный улавливать электрические волны Герца, ставит различные опыты с трубками Гекслера, радиометром Крукса. В 1894 году были опубликованы опыты Оливера Лоджа в журнале "The Electrician" (О. J. Lodge. The work of Hertz), которые А. С. Попов пытается поставить, и усовершенствовать приёмник Лоджа. К тому времени в физической лаборатории кронштадтского Минного офицерского класса уже был передатчик высокочастотных электрических колебаний, собранный А. С. Поповым. Вместе с помощниками А. С. Попов ставит опыты с различными материалами для когерера Бранли—Лоджа. К весне 1895 года А. С. Попов создаёт автоматический приёмник электрических колебаний, который испытывает в комнатах физического кабинета, и в саду Минного офицерского класса на расстоянии в 30—40 сажен от источника излучения (который находился в физическом кабинете). В результате опытов, также, приёмник реагировал на грозовые разряды.
      
      Демонстрация нового приёмника прошла 25 апреля (7 мая по новому стилю) на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества (располагавшегося в здании Санкт-Петербургского университета, Университетская наб., 7). Доклад назывался так: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям».
      В газете «Кронштадтский Вестник» 30 апреля (12 мая по новому стилю) 1895 года было опубликовано первое печатное сообщение об этом событии:
      «... Уважаемый преподаватель А. С. Попов, делая опыты с порошками, комбинировал особый переносный прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к гертцовским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен.
      Об этих опытах А. С. Поповым, в прошлый вторник, было доложено в физическом отделении русского физико-химического общества, где было встречено с большим интересом и сочуствием.
      Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей» ³⁾.
      
      Перед отъездом в Нижний Новгород А. С. Попов вместе с П. Н. Рыбкиным изготовили «прибор для регистрации и обнаружения колебаний электричества в атмосфере», который регистрировал электрические разряды на самопишущий барабан с недельным заводом («пером братьев Ришар»). Этот прибор был установлен в Петербурге в Лесном институте.
      
      В январе 1896 г. в «Журнале Русского физико-химического общества» выходит статья А. С. Попова «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», в которой он описыват принцип работы своего прибора. И в январе же выступает с докладом «Прибор для обнаружения электрических колебаний. Воспроизведение опытов Герца с электромагнитными лучами» в кронштадтском отделении «Русского физико-химического общества».
      
      Осенью 1895 года А. С. Попов ставит опыты с рентгеновскими лучами. В феврале 1896 года вместе с С. С. Колотовым в физической лаборатории, они изготавливают трубку Крукса, с помощью которой делают первые рентгеновские снимки в России. Широко известен снимок кисти Попова. Прибор впоследствии был установлен на военном корабле. В феврале 1896 года А. С. Попов выступает с лекциями о рентгеновских лучах на собрании офицеров в Минном офицерском классе, в других офицерских собраниях Кронштадта.
      «В сезоне 1895 – 96 г. А. С. Попов усиленно изучает только что открытые рентгеновские лучи. Однако, среди усиленной работы А. С. находит время и конструирует прибор для воспроизведения опытов Гертца, а весною 1896 г. демонстрирует эти опыты в заседании Русского физико-химического общества» ⁸⁾.
      
       Летом 1896 года грозоотметчик был отмечен дипломом Всероссийской художественно-промышленной выставки в Нижнем Новгороде. В Нижнем Новгороде А. С. Попов узнаёт об изобретении Маркони. Это известие заставило А. С. Попова ускорить исследования в области увеличения дальности приёма электромагнитных волн, совершенствования «отправительной станции».
      
      Зимой 1896/1897 г. А. С. Попов готовит проведение опытов на судах кронштадского Учебно-минного отряда. С началом навигации 1897 года были проведены опыты в Средней гавани Кронштадта. Дальность связи достигала 300 саженей. Оборудование беспроволочного телеграфа было установлено на кораблях «Россия» и «Африка».
      Летом 1897 г. опыты на кораблях «Европа» и «Африка» на Транзундском рейде, в Выборгском заливе (ныне — около Высоцка), продолжил помощник А. С. Попова — Пётр Николаевич Рыбкин. Дальность связи достигла 3 миль.
      
      «Опыты прошлого года показали, что передача сигналов с помощью электромагнитных колебаний вполне возможна на расстояниях до трех миль. Поэтому в течение зимы 1897 г. разрабатывались преимущественно детали собственно телеграфных приборов. Пользуясь старыми телеграфными аппаратами Минного офицерского класса, удалось скомбинировать две телеграфные станции, которые могли работать помощью электрических колебаний» ⁶⁾.
      Весной и летом 1898 г. опыты продолжились на судах: «К вибратору Герца был присоединен судовой отправительный провод, и впервые было обнаружено, что, при наличии отправительного провода, форма разрядника не влияет на дальность передачи. Применение отправительного провода подняло дальность передачи на телеграфную ленту до 6 миль» ⁷⁾.
      Также опыты связи проводились между мастерской Е. В. Колбасьева (где изготавливались новое оборудование) и фортом «Константин».
      
      Осенью 1898 года семья Поповых переезжает в более просторную квартиру в доме Ф. Коновалова на Посадской улице (ныне — Посадская, 25). Раиса Алексеевна ждала третьего ребёнка. Дочь Екатерина родилась 16 января 1899 года.
      
      В начале 1899 г. А. С. Поповым и его помощниками были проведены опыты связи между Морским телеграфом и фортом «Константин», в мае — меджду   стенкой Средней гавани и   броненосцем «Петропавловск».
      Весной 1899 г. Морское ведомство командировало А. С. Попова в Европу для размещения заказов на аппараты беспроволочного телеграфа, и ознакомлением с преподаванием электротехники в университетах Берлина, Лондона, Парижа и Цюриха. Александр Степанович побывал в Париже, где встречался со Слаби, Блонделем, Э. Дюкрете (разместил у него заказ на 25 судовых станций), но до Швейцарии он не доехал — телеграмма П. Н. Рыбкина: «Открыто новое свойство когерера», из Кронштадта, заставила его срочно вернуться.
      28 мая 1899 г. при опытах на форте «Милютин» П. Н. Рыбкин проверял причину низкой чувствительности приёмника (реле не отзывалось на сигналы, передаваемые с форта «Константин» Д. С. Троицким) с помощью телефона. Пётр Николаевич неожиданно услышал в трубке телефона отчётливые сигналы. После проведения дополнительных опытов с новым элементом приёмника, 11 июня, им удалось установить связь между фортом «Константин» и селением Лебяжье на расстояние в 36 км.
      А. С. Попов прибыл в Кронштадт 14 июня, разработал схему телефонного приёмника, и провёл новые опыты. И уже в июле он подал подал прошение в Комитет по техническим делам при Департаменте торговли и мануфактур России о выдаче патента на «приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн». С помощью Э. Дюкрете были поданы заявки на патенты во Франции, Англии и Германии (патенты были получены во Франции (22 января), в Англии в 1900 (7 апреля), в России — 30 ноября 1901 года; в Германии в патенте отказали).
      
      Зимой 1900 года случай позволил установить практическую линию связи между островами Кутсало и Гогланд в Финском заливе, для спасения севшего на мель броненосеца «Генерал-адмирал Апраксин». Её протяжённость была около 45 км. Первая телеграмма А. С. Попова на о. Гогланд, где находился в то же время ледокол Ермак, помогла спасти рыбаков с оторвавшейся льдины у острова Лавенсари.
      
      В мае 1900 года А. С. Попов начинает читать лекции в кронштадтском Минном офицерском классе по курсу «Телеграфирование без проводов». Развитие связи требовало новых специалистов.
      Весной 1900 г.  Морским техническим комитетом было принято решение о применении систем беспроволочного телеграфа на боевых судах. Для этого требовалось организовать производство аппаратуры. По инициативе А. С. Попова был решён вопрос об открытии в Кронштадте мастерской по изготовлению приборов для телеграфирования без проводников.
      Мастерская начала работать 2 сентября 1900 года. Она располагалась в здании Электротехнического завода (за Якорной площадью у Петровского бассейна), и работала до 1910 года. Мастерскую считают первым в России радиотехническим предприятием, о чём сообщает памятный знак на здании цеха № 10 кронштадтского Морского завода.
      
      Летом 1900 года А. С. Попов посещал Германию и Францию, где знакомился с развитием работ по телеграфированию без проводов.
      По приезде в Кронштадт А. С. Попов, помимо лекций, занимается дальнейшим усовершенствованием приборов. Осенью он создаёт когерер с контактом стальных иголок с углём (первый полупроводниковый кристаллический точечный диод). Приёмники с диодным детектированием сигналов по своим параметрам превосходили когерерные.
      
      В марте 1901 года директор Электротехнического института в Санкт-Петербурге Н. Н. Качалов приглашает А. С. Попова на должность профессора. А. С. Попов даёт согласие, и 9 сентября 1901 года он был назначен ординарным профессором ЭТИ. Семья А. С. Попова переехала в Петербург годом позже.
      
      Александр Степанович Попов прожил в Кронштадте почти 18 лет. За эти годы он прошёл путь от помощника преподавателя Минного офицерского класса до всемирно известного учёного.
      Александр Степанович был награждён орденами Святой Анны III степени (1895 г.), Святого Станислава II степени (1897 г.), серебрянной медалью в память царствования Александра III на ленте ордена Александра Невского (1896 г.), получил премию Императорского Русского технического общества (ИРТО) (1898 г.), вознаграждение по Высочайшему Указу в размере 33000 рублей (1900 г.), Большую золотую медаль и диплом на Всемирной выставке в Париже (1900 г.).
      
      В кронштадте много мест, связанных с А. С. Поповым. Некоторые их них отмечены памятными досками на зданиях, где работал и выступал с докладами А. С. Попов; в 1945 году был установлен бюст-памятник, названа улица в честь выдающегося учёного; у Летней пристани установлен памятный знак. В здании бывшего Минного офицерского класса работает Мемориальный музей-кабинет А. С. Попова.