Укреплять и переделывать стапель, на котором строили «Новгород», начали осенью. В то же время разобрали прежние конструкции «Киева». 15 октября последовало предписание на открытие работ, однако сборку начали лишь весной следующего года. Капитан Мордвинов А.В. остался строителем.
Железо изготавливалось Райволовским, Камским заводами, а новым заводом Юза в Екатеринославской губернии. «Юзовка», ставшая в будущем знаменитой, с работой не справилась, проб металл не выдержал. Железо пришлось срочно дозаказывать в Райволо. Ижорцы прокатывали броню, а орудия делал Обуховский завод. Кроме заказанных заводу, Берда еще в 1872 году 6 вертикальных паровых машин «компаунд» и 8 котлов, ему поручили изготовить 2 машины и 4 котла по новой спецификации и переделать старые.
Спуск судна планировалось провести осенью 1875 года, а испытания в мае следующего. Как и при постройке первой поповки, возникло большое количество препятствий, не зависящих от адмиралтейства. В связи с поломкой на Ижорском заводе бронепрокатного стана часть 178-миллиметровых плит заказали в Англии. Попов А.А. сам выхлопотал разрешение на это, в виде исключения, «для скорейшего испытания судов нового типа»... Серьезные опасения по опыту «Новгорода» и «Петра Великого» вызывали поставки механизмов. Морскому министерству, в конце концов, удалось заставить машиностроителей работать «при чрезвычайных обстоятельствах», однако подвела железная дорога, полтора месяца разыскивавшая платформы годные для перевозки котлов. Котлы пришлось устанавливать после спуска судна, а для их погрузки в течение месяца во льду реки прокладывать канал для проводки плавучего крана в адмиралтейство.
27 августа 1874 года в присутствии императора состоялась церемония закладки второй поповки. В начале декабря на водонепроницаемость испытывались части второго дна от центра до третьего кругового киля. В марте 1875 следующего года завершили сборку бимсов верхней палубы, в конце апреля — испытания отсеков 2-го дна до борта. Несмотря на ряд недопоставок, спуск откладывать не стали. Вторая поповка 25 сентября 1875 года, в присутствии генерал-адмирала, сошла в воды Ингула. «Новгород» и яхта «Ливадия» принимали участие в торжествах.
Корпус новой поповки по конструкции был подобен первой. Броню установили по той же схеме, однако барбет и верхний пояс борта покрывались плитами в два слоя: для внутреннего слоя толщиной 178 мм, для внешнего — 229 мм. Суммарная толщина броневого пояса со швеллерами и тиковой подкладкой достигала проектных 457 миллиметров. Барбет защищался аналогично.
Делать броню двухслойной пришлось из-за того, что завод не способен был прокатывать плиты толщиной свыше 229 миллиметров. Восемь вертикальных одинаковых паровых машин двойного расширения, для питания которых служило двенадцать трехтопочных огнетрубных котлов, приводили в движение 6 винтов. При этом на средние работало по две машины. Эти винты, по опыту испытаний «Новгорода», имели больший, по сравнению с центральными и боковыми, диаметр (4,27 метра против 3,2). Их гребные валы были удлинены и опущены, поэтому лопасти винтов работали в глубокой воде, находясь ниже уровня днища. Незащищенность винтов при возможных таранных ударах вызвала или швартовках предложение Гуляева Э. Е. поместить их в туннели, однако, принимая во внимание назначение судов, от идеи отказались. Андрей Александрович советовал для прохождения мелководья с углубленными винтами затапливать междудонные отделения носовой части и так сказать «перепрыгивать» препятствие, или стопорить средние винты в положении наименьшего заглубления. Именно для этого их оснастили тремя лопастями, в отличие от остальных. Очевидно, что для увеличения, как говорили в то время, «движущей силы», Попов А.А. сознательно пожертвовал малой осадкой – одним из достоинств круглого корабля.
Предлагая второй поповке обеспечить большую мореходность, по сравнению с «Новгородом», адмирал во время строительства значительно увеличил объем верхней надстройки. Теперь надстройка представляла собой надводный борт обычного судна, установленный на круглой платформе корпуса. Палуба располагалась на уровне открытой башни. От срезов бортов до труб (более широких и коротких, чем на первой поповке) простирались мостики, более приподнятые, по сравнению с «Новгородом», из-за четырех 87-мм пушек установленных в настройке.
Новый броненосец предполагалось вооружить бортовыми минными шестами, однако по некоторым причинам отказались от их устройства. В кормовой части надстройки установили шлюпбалки, для подъема штатных плавсредств аналогичных «Новгороду»; во время стрельбы в направлении кормы из главного калибра катера приспускали на палубу.
«Вице-адмирал Попов» в конце июня 1876 года вышел на заводские пробы механизмов. Судно сразу достигло скорости 8 узлов, о чем руководству тут же доложил обрадованный адмирал. Официальные испытания, начавшиеся через месяц, сопровождались постоянными поломками машин. После нескольких пробных рейсов между Николаевым и Севастополем, комиссия в августе приняла поповку в казну. При этом правила приемки, как и на «Новгороде», не были выполнены: не давали полного хода, опасаясь за целостность механизмов, в котлах давление пара не превышало 4,2 атмосфер. (При этом, в зависимости от качества угля его расход составлял от 2,15 до 3,3 т. в час.) Правда, для одной машины была снята диаграмма при давлении 4 атмосфер: мощность равнялась 511 и. л. с. Комиссией были проведены сравнительные испытания хода круглых судов, в ходе которых крайние боковые винты показали малую эффективность действия. «Вице-адмирал Попов» при шести винтах обгонял «Новгород», который шел полным ходом, на 1,75 узла, при четырех винтах, без крайних, - также двигался быстрее, теряя немногим более одного узла, при работе двух средних - хоть немного, но своего собрата обгонял. Вторая поповка без заглубленных винтов дать более четырех узлов не смогла. Сразу после этих опытов было решено снять боковые винты, а также машины с обоих судов.
Довольно неприятным обстоятельством оказалась ненадежность станков для 40-тонных орудий «Вице-адмирала Попова». Эти 305-миллиметровые орудия по проекту предполагалось установить на «снижающихся» станках, которые позволяли прятать после выстрела стволы под защиту барбета. За основу была взята английская система, приспособленная под обуховские орудия. Данными разработками занимался лейтенант Рассказов Л.А. Всю систему по чертежам лейтенанта заказали в Англии. Но в связи с ожидаемым разрывом с Турцией и приведением Черноморского флота в боеготовность решили не рисковать и орудия осенью 1876 года установили на металлических станках конструкции Пестича Ф.Б., подобных станкам «Новгорода». Во время первых же стрельб проведенных в октябре—ноябре выявили их слабость... Кроме того при выстрелах повреждения получали надстройки, а корпус судна испытывал сильные сотрясения. Пришлось подкреплять станки, надстройки и барбет. Чтобы усилить барбет под палубой была поставлена еще одна круговая переборка, а между башней и ней устроили шесть кают для офицеров.
Весной 1877 года производились новые стрельбы во время боевой подготовки поповок. Щит буксировался от кораблей на расстоянии до 15 кабельтовых; адмирал Аркас Н.А. рапортовал «стрельба была весьма удачна...». Согласно докладу командира «Вице-адмирала Попова», что крепления и станки выдержали, однако платформы орудий сильно бились друг о друга, палуба и надстройки имели повреждения.