1876年冬，黃建勛作為福州船政第一批留學(xué)生出洋留學(xué)。1877年春，先抵法國(guó)，又轉(zhuǎn)赴英國(guó)學(xué)習(xí)化學(xué)、力學(xué)等科。是年年底，上英國(guó)鐵甲艦“伯樂(lè)羅芬”號(hào)實(shí)習(xí)，任見(jiàn)習(xí)二副，1879年，“伯樂(lè)羅芬”號(hào)艦長(zhǎng)阿武里對(duì)黃建勛的實(shí)習(xí)成績(jī)甚為贊許，并發(fā)給“學(xué)行優(yōu)美”證書(shū)。實(shí)習(xí)結(jié)束后，黃建勛繼續(xù)留在英國(guó)深造，研習(xí)槍炮攻守戰(zhàn)術(shù)。1880年4月，學(xué)成歸國(guó)，充任福州船政學(xué)堂駕駛教習(xí)。

1881年，黃建勛因教練學(xué)生有功，補(bǔ)守備，加都司銜。同年7月，李鴻章搜羅海軍人才，聞黃建勛學(xué)有專(zhuān)長(zhǎng)，便調(diào)至北洋，充任大沽水雷營(yíng)管帶。1882年3月，奉命署理“鎮(zhèn)西”炮艦管帶。不久，朝鮮內(nèi)亂，日本趁機(jī)干涉，丁汝昌率艦護(hù)送吳長(zhǎng)慶部東渡援朝，黃建勛被實(shí)授“鎮(zhèn)西”管帶，隨對(duì)赴朝。事平后，以功保升都司，賞戴花翎。1887年4月，調(diào)任“超勇”快船管帶。1889年，海軍衙門(mén)成立，設(shè)左翼右營(yíng)參將，以黃建勛署理。1891年，李鴻章巡閱北洋水師，黃建勛因訓(xùn)練有功，加副將銜。

1894年9月17日，北洋水師和日本聯(lián)合艦隊(duì)在黃海展開(kāi)大戰(zhàn)，日本海軍以游擊隊(duì)四艘戰(zhàn)艦攻擊北洋水師陣腳的“揚(yáng)威”、“超勇”二艘弱艦，黃建勛“為人慷慨，尚俠義，性沈毅，出言憨直，不作世俗周旋之態(tài)，而在軍奮勵(lì)，往往出人頭地”。在他指揮下，全艦官兵無(wú)不誓死作戰(zhàn)，但“超勇”畢竟是艦齡十余年的老艦，終究敵不過(guò)日本游擊隊(duì)的四艘主力艦，激戰(zhàn)中“超勇”艦中彈甚多，特別是一敵彈擊穿艙內(nèi)，引起大火，剎那間“超勇”全艦被黑煙籠罩，由于“超勇”艦是木質(zhì)艦身，艙內(nèi)起火無(wú)法施救，不久就右舷傾斜，難以行駛，最終被烈火焚?zèng)]。黃建勛落水后，“左一”魚(yú)雷艇駛近相救，拋長(zhǎng)繩援之，不就而沒(méi)，時(shí)年43歲。

黃建勛殉國(guó)后，清廷下旨予以?xún)?yōu)恤，追贈(zèng)總兵銜，世襲云騎尉，恩騎尉世襲罔替。黃建勛有二子，長(zhǎng)子黃大均，承襲世職，次子黃大慈留學(xué)日本。