《史記》卷一一三《南越列傳》關於平定南越戰事有這樣的記載：“元鼎五年秋，衛尉路博德為伏波將軍，出桂陽，下彙水；主爵都尉楊仆為樓船將軍，出豫章，下橫浦；故歸義越侯二人為戈船、下厲將軍，出零陵，或下離水，或柢蒼梧；使馳義侯因巴蜀罪人，發夜郎兵，下牂柯江。鹹會番禺。”這是一次以舟船作為主要軍運方式的戰役，“樓船”作用顯著。“元鼎六年冬，樓船將軍將精卒先陷尋陝，破石門，得越船粟，因推而前，挫越鋒，以數萬人待伏波。伏波將軍將罪人，道遠，會期後，與樓船會乃有千餘人，遂俱進。樓船居前，至番禺。建德、嘉皆城守。樓船自擇便處，居東南麵；伏波居西北麵。會暮，樓船攻敗越人，縱火燒城。越素聞伏波名，日暮，不知其兵多少。伏波乃為營，遣使者招降者，賜印，複縱令相招。樓船力攻燒敵，反驅而入伏波營中。犁旦，城中皆降伏波。呂嘉、建德已夜與其屬數百人亡入海，以船西去。伏波又因問所得降者貴人，以知呂嘉所之，遣人追之。”事後，“樓船將軍兵以陷堅為將梁侯”。應當注意到，“樓船將軍兵”“陷堅”，主要還是以陸戰形式。唯一可以看做“用船戰逐”即水上“戰鬥馳逐”的戰例，可能即“先陷尋陝，破石門，得越船粟，因推而前，挫越鋒”。此外再難以看到真正水戰的情形。而所謂“得越船粟”，可能隻是對敵軍輜重部隊發起攻擊而取得戰利。就漢代文獻分析，看來“樓船”似乎並沒有在實戰中發揮戰艦的作用。《太平禦覽》卷三五一引王粲《從軍詩》所謂“樓船淩洪波，尋戈刺群虜”等對於“樓船”水上作戰能力的形容，可能隻是出於文人想象。
《史記·南越列傳》說征伐南越事：“令罪人及江淮以南樓船十萬師往討之。”裴駰《集解》引應劭曰：“時欲擊越，非水不至，故作大船。船上施樓，故號曰‘樓船’也。”“樓船”的主要特征似乎是“船上施樓”，《史記·平準書》所謂“治樓船高十餘丈……甚壯”，也說明了這一形製特點。《後漢書·岑彭傳》：“裝直進樓船、冒突露橈數千艘。”李賢注也說：“‘樓船’，船上施樓。”於是人們認為，“漢代興起的樓船，其最主要特征是具有多層上層建築”席龍飛：《中國造船史》，72頁，武漢，湖北教育出版社，2000年1月。。不過，《太平禦覽》卷七○二引《吳誌》寫道：“劉基，孫權愛敬之。嚐從禦樓船上。時雨甚，權以蓋自覆，又令覆基，餘人不得也。”孫權所禦“樓船”上竟然無從避雨，似乎並沒有“樓”。也可能通常所謂“樓船”未必都是“船上施樓”，有的“樓船”可能僅僅隻是“大船”而已。
“樓船軍”的編成，船隻可能也是大小相雜，並非一色“大船”。可能正如有的研究者所指出的，“樓船軍”“以樓船為主力”，“艦隊中除了樓船以外，還配備有其它各種作戰艦隻”金秋鵬：《中國古代的造船和航海》，84頁，北京，中國青年出版社，1985年11月。。《後漢書·馬援傳》：“援將樓船大小二千餘艘，戰士二萬餘人，進擊九真賊征側餘黨都羊等，自無功至居風，斬獲五千餘人，嶠南悉平。”所謂“樓船大小二千餘艘，戰士二萬餘人”，則每艘戰船平均隻有10人。有學者就此對漢代“水軍”編製有所分析：“大小二千餘艘船，有戰士二萬餘人，則平均每船十人左右。當然，大船肯定不隻十人，小船亦當少於十人。但既要劃船，又設幹戈於船上（應有弓箭手和使用戈矛之士），至少也不會少於五人。水軍也很可能以什伍編製的。”熊鐵基：《秦漢軍事製度史》，197頁。我們更為關注的，是艦隊船隻的規模。“平均每船十人左右”，“大船”的數量必然有限。而據《太平禦覽》卷七六八引《後漢書》曰：“馬援平南越，將樓船大小三千餘艘，士二萬餘人，進擊九貞賊征側餘黨都羊等，自無功至居風，斬獲五千餘人，嶠南悉平。”又寫作“將樓船大小三千餘艘，士二萬餘人”，按照這樣的記錄，則“每艘戰船平均隻有”不到7人。參見王子今：《論楊仆擊朝鮮樓船軍“從齊浮渤海”及相關問題》，載《魯東大學學報》（哲學社會科學版），2009（1），收入《登州與海上絲綢之路》。
《三輔黃圖》卷四引《三輔舊事》說，昆明池中有“樓船百艘”。這隻不過是水軍操演檢閱使用的教練艦。《史記·平準書》裴駰《索隱》：“《黃圖》雲：‘昆明池周匝四十裏，以習水戰。’又荀悅雲：‘昆明子居滇河中，故習水戰以伐之也。’”史籍中可以看到汾河、渭河都曾浮行天子所乘“樓船”的記載。漢武帝《秋風辭》中寫道：“泛樓船兮濟汾河，橫中流兮揚素波。”漢元帝初元五年（前44），“酎祭宗廟，出便門，欲禦樓船”，禦史大夫薛廣德當乘輿車免冠頓首勸止，曰“宜從橋”，宣稱“陛下不聽臣，臣自刎，以血汙車輪，陛下不得入廟矣！”（《漢書·薛廣德傳》）“禦樓船”，成為濟渡汾、渭的方式之一。乘坐這種巨型船舶以顯示威儀，對帝王具有極強的誘惑力。西漢時廬江郡有“樓船官”（《漢書·地理誌上》）。《漢書·嚴助傳》記載，閩越王“數舉兵侵陵百越，並兼鄰國”，又“入燔尋陽樓船”。顏師古注：“漢有樓船貯在尋陽也。”朱買臣則曾受詔到會稽“治樓船，備糧食、水戰具”，準備浮海攻東越（《漢書·朱買臣傳》）。樓船當時已經是於內河航運和海上航運均得以應用的船型。