15. yüzyılın sonunda Kemal Reis, Sultan II. Bayezid'in çağrısıyla bağımsız denizcilikten resmî Osmanlı donanmasına geçti. Yeğeni Piri Reis de onunla birlikte donanmaya katıldı. Artık o, kendi gemisini komuta eden bir Osmanlı kaptanıydı; korsanlık döneminin serbest denizcisi, devletin disiplinli bir subayına dönüşüyordu. Bu dönemin en önemli olayları, Osmanlı ile Venedik arasındaki deniz savaşlarıydı. 1499'da gerçekleşen Birinci İnebahtı (Zonchio) Deniz Savaşı ve onu izleyen 1500 tarihli Modon çarpışmaları, Akdeniz'de Osmanlı deniz gücünün Venedik'e karşı üstünlük kurduğu dönüm noktalarıydı. Piri Reis, bu büyük donanma harekâtlarının içinde, amcasının yanında savaştı. Bu savaşlar, Piri Reis'e büyük ölçekli deniz harbinin nasıl yürütüldüğünü öğretti. Onlarca kadırganın bir arada manevra yapması, top atışlarının koordinasyonu, rüzgârın savaşın gidişatını nasıl belirlediği — bütün bunlar, daha önce küçük korsan baskınlarında görmediği bir ölçekti. Genç kaptan, donanma savaşının hem dehşetini hem de stratejisini bizzat yaşadı. İnebahtı ve Modon zaferleri, Osmanlı'nın Mora kıyılarındaki limanları ele geçirmesini sağladı. Piri Reis, bu seferler sırasında gördüğü her kıyıyı, her limanı belleğine kazıdı. Savaş, onun için aynı zamanda bir coğrafya dersiydi: düşman toprakları, ileride çizeceği haritaların konusu olacaktı. Bu yıllarda Piri Reis, denizciliğin iki yüzünü de tam anlamıyla öğrenmişti: hem kılıçla hem de gözlemle. Donanmadaki hizmeti, ona Akdeniz'in doğu yakasını — Adriyatik'ten Ege'ye, Mora'dan Girit'e uzanan suları — ayrıntılı biçimde tanıttı. Bu bilgi birikimi, birkaç yıl içinde kâğıda dökülmeye hazır hale geliyordu.