เมื่อเสด็จในกรมหลวงชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ ทรงกลับเข้ารับราชการอีก และทรงดำรงตำแหน่งเสนาธิการทหารเรือ (หลังสงครามโลกครั้งที่ ๑ สิ้นสุดลง เมื่อวันที่ ๑๑ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๖๑) ได้ทรงมีรายงานกราบบังคมทูลพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าอยู่หัว ลงวันที่ ๒ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๖๒ มีข้อความบางตอนดังนี้

              “ยุทธวิธีทางเรือที่เหมาะสมกับประเทศสยาม ซึ่งข้าพระพุทธเจ้าดำริห์เห็นอยู่ในเวลานี้ก็คือ ต้องแบ่งทัพเรือออกเป็น ๔ เหล่าเสียแต่ต้นมือ ๑. คือเหล่าป้องกัน แท้ ...ฯลฯ...กองทัพเรือที่ ๓ เป็นเหล่าเรือใต้น้ำ สำหรับรังควานข้าศึก...ฯลฯ...”

               "...ในส่วนป้องกันอ่าวหรือท้องทะเล เครื่องที่จะทำให้กองทัพใหญ่หวาดเสียอย่างดีที่สุดก็คือเรือดำน้ำ เรื่องนี้นายเรือโท สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้ากรมขุนสงขลานครินทร์ ได้ทรงทำรายงานต่าง ๆละเอียดไว้ที่กระทรวงทหารเรือแล้ว น่าชมเชยพระปรีชาสามารถอย่างยิ่ง ข้อความพิศดารแจ้งอยู่ในลายพระหัตถ์นั้นทั้งสิ้นแล้ว เห็นด้วยเกล้าว่า ถ้ากรุงสยามมีเรือดำน้ำ จะเป็นเครื่องป้องกันสำคัญมาก หรือจะนับว่าเป็นเครื่องป้องกันอย่างดีที่สุดก็ว่าได้ การนี้ก็ได้ดำเนินมาแล้วด้วยพระมหากรุณาธิคุณที่ทรงพระราชดำริห์เองในการที่ทรงพระกรุณาโปรดเกล้า ฯ ให้นายทหารได้ไปเล่าเรียนในการนี้โดยเฉพาะ ส่วนตัวเรือและเรือพี่เลี้ยงยังอยู่ในความดำริห์เพราะจำเป็นต้องมีคนมาก่อน...”