中国本轮大规模的南海基础建设始于2013年左右，工程正式进入实施阶段并全面加速则要到2013年下半年：当年9月起，中国最大的自航绞吸挖泥船“天鲸”号抵达南海，开始在南沙华阳礁、永暑礁、赤瓜礁、东门礁和南薰礁之间往返作业，使用船上的大型设备吹填南沙诸岛礁，以扩大南沙各礁盘露出海面的面积；2014年年初，另一艘非自航式绞吸挖泥船“天麒”号与多艘工程船只在西沙永兴岛进行大规模工程作业，主要目的是疏浚港口和扩大岛屿面积。
天鲸号侧视
越南媒体公布的照片，图中可见“天麒”号和2000吨挖泥船正在作业
“天鲸”号在南海地区的作业一直持续到今年6月以后，随后登场的是包括重型自卸货车、挖掘机、铲车在内的各类大型工程机械。中国不仅在建设的南沙岛礁上竖立起水泥塔，甚至还将几套海水淡化系统运上岛礁，为大规模的混凝土浇灌作业提供保障。这一时期的规模比之前更大，中国海军甚至专门改装3艘旧坦克登陆舰作为生活保障船。
今年2月底3月初菲律宾拍摄南沙照片时，进度最快的是赤瓜礁。当时中国已经在赤瓜礁周围吹填出一个约400米宽、300米长的长方形沙洲，并开始部署工程机械开展建设。根据当时的面积推断，要在这种大小的岛屿上修建机场跑道，至多不会超过500米，不但战斗机或中型以上的巡逻机无法起飞，连小尺寸货机和联络机的起降也心惊胆战（台湾太平岛上机场跑道长达1100米，但仍然被认为不适合中型运输机起降）。因此在当时看来，填海工程除了改善守岛官兵生活条件外，主要是加强岛屿的情报搜集能力。各方普遍推测扩大后的岛礁会拥有深水码头，可供补给船只直接靠岸卸货，同时会部署大型雷达和各种电子设备，最出格的想法，也不过是在岛上部署直升机和远程防空导弹而已。
