一、總理衙門與南北洋大臣
一八六〇年北京議和之後，恭親王等所重視的事，為今後如何與西人相處，以求彼此相安。鴉片戰前，海上國家的對華貿易，歸廣東當局處理。五口開港，中外商務分歸兩江、兩廣總督主持，而以兼有欽差大臣銜的兩廣總督為重心。英、美、法的外交代表駐香港、澳門或廣州，遇事不易和他們商談，久已不滿，希望能與北京直接往來。此為修約要求的由來，亦為第二次戰爭原因之一。
戰後英、俄、法、美四國公使正式駐京。按照中俄條約，俄使可與軍機處來往，他國公使當然可以援行，但非清廷所願。因為軍機處掌理最高軍政，不惟涉及機密，亦有關體制。再者，今後中外交涉益繁，必須悉心經理，專一其事，期能合乎機宜。恭親王等考慮的結果，擬訂《辦理通商善後章程》六條，其中之一為京師設立「總理各國事務衙門」，以王大臣領之，並派軍機大臣兼管，庶免歧誤。應置司員，分別於內閣、部院、軍機處各司員章京內挑取，輪班入值。一八六一年一月二十日（咸豐十年十二月初十日），詔如所議，派恭親王與桂良文祥辦理。此為中國專設外交機構的開始，亦為關於新政的第一項措置。
總理各國事務衙門初名總理各國通商事務衙門。恭親王以中外交涉不限於通商，為免外人滋生疑慮。對外簡稱總理各國事務衙門。刪去「通商」二字，通稱為總理衙門，再簡稱為「總署」或「譯署」，性質與軍機處頗多相似之處。其一，兩者均為臨時組織，並非正式官署，擬俟外國事務較簡，即予裁撤。實際上今後洋務日多一日，終成為永久機構。其二，兩者的組織均為委員制，各有首領一人，大臣均為兼任，司員由他處調用。總署大臣初為三人，僅文祥為軍機大臣。稍後恭親王、桂良均入軍機處，續加入的寶鋆亦係軍機大臣，總署與軍機處幾成一體。軍機大臣通常四至六人，總署大臣常在十人左右。其三，兩者的名實均不相符，軍機處原司用兵機密，後成為一切政令之地。總署原司中外通商交涉，後成為洋務的總匯，商務、教務同歸辦理；海關、輪船、火器、學堂以及鐵路、電線、礦務、海軍等，凡與西洋有關的新政，亦無不由其籌劃主持。簡言之，同、光年間的自強事業，俱屬於總署，成敗亦繫於總署。恭親王主持總署約二十四年（一八六一至一八八四），在此其間，軍機大臣兼值最久的為文祥（一八六一至一八七六）、寶鋆（一八六一至一八八四），後為沈桂芬（一八六九至一八八〇）、李鴻藻（一八七六至一八八四），文祥又為早期的關鍵人物。
恭親王等擬訂的辦理通商善後章程中有一條為南北口岸分設大臣，理由是口岸增加，北起牛莊，南迄瓊州，地方遼闊，如仍俱歸原設的五口欽差大臣辦理，「不獨呼應不靈，各國亦不願從。且天津一口，距京甚近，各國在津通商，若無大員駐紮辦理，尤恐諸多窒礙」。時五口欽差大臣，已自廣州移置上海，先由兩江總督兼任，旋由駐上海的江蘇巡撫署理。天津開埠後，以直隸總督不能專駐該地，將天津、牛莊、登州三口合設一辦理通商大臣，遇有要求，會同直隸總督、山東巡撫、奉天府尹辦理，通稱為北洋通商大臣。舊有五口及新增長江沿海各口，仍令駐上海的欽差大臣辦理，通稱為南洋通商大臣。
通商大臣的設置，除上述理由外，尚別有用意。一則各口事務如有專人辦理，總署既可減輕負荷，必要時復可用作緩衝。再者中外交涉，均在天津、上海辦理，駐京公使，將無事可為，日久或自行退去。一八七〇年以天津對外交涉日繁，裁撤三口通商大臣，改以直隸總督為欽差大臣，所有洋務、海防事宜，均歸經營，每年春間移駐天津，冬令再回保定。這時直隸總督已為李鴻章。同年命兩江總督曾國藩充辦理南洋通商事務大臣。從此南北洋通商大臣，成了兩江、直隸總督的固定兼職。畿輔為重鎮，直督為疆吏領袖，李鴻章又久於其位，北京倚為干城，北洋的重要性遠在南洋之上。北洋大臣大都為出身淮軍系統的人物，南洋大臣大都為出身湘軍系統的人物。
二、赫德與海關
新政或洋務的推動，直接間接皆受了西方的刺激和啟發。以個人而論，關係尤大的應推赫德（一八三五至一九一一），不論其動機如何，而其影響則不可否認。
赫德（Robert
Hart）為愛爾蘭人，以優異成績畢業於貝爾法思特（Belfast）皇家學院，習語文、哲學。一八五四年來香港，受知於總督包令。初任寧波英領事館助理翻譯，一八五八年調廣州領事館助理及英法管理委員會秘書。翌年，任廣州領事館翻譯，轉粵海關副稅務司。一八六一年第一任總稅務司李泰國因醫治舊傷，請假返英，自行指派江海關稅務司費資賴（GH
Fitz－Roy）與赫德共同代為負責。費資賴不通中文及中國事情，實際歸赫德主持。李泰國時年二十九，赫德年二十六，這兩位青年均長於行政組織，但性情大不相同。李泰國狡悍跋扈，陰狠自大，赫德比較和易，事理明達。是年六月到京，先見文祥，繼遏恭親王，報告徵收情形及今後應採辦法。又建議購置兵輪，入江助剿。文祥、恭親王對他的印象極佳，正式委他代辦總稅務司事務。長江開埠，本應俟亂平之後，因赫德之請，提前辦理。湖廣總督官文之得知北京政變消息，即來自赫德。一八六三年，李泰國去職，赫德實授總稅務司，直至一九〇八年。
清朝海關行政一向操之於與內務府有關的人員，營私吞蝕，弊竇叢生。五口通商後，對內蒙混如故，對外復乏知識，外商乘機偷漏，以多作少，虛報貨品，常將貴重者列入價廉者之內，甚至全部走私入口；土產出口，亦常概不報驗。由商人兼任的各國領事，與之互通一氣，以至每年數百萬兩的正額無法徵足。一八五四年，上海海關由外人代理，一八五九年洋稅務司制度正式成立。李泰國曾擬訂海關行政計劃，及新關開辦章程，規模漸備，恭親王給他的劄諭說明總稅務司的職責，一為幫同海關監督辦理各口岸海關事宜，一為考核海關洋員功過。據赫德估計，今後每年可得一千萬兩【註：時各關每年所收近七百萬兩，一八七一年後，超過一千一百餘萬兩】。一八六四年赫德與總署議定海關募用外人幫辦稅務章程，赫德有任免關員的全權，總稅務司衙門自上海遷設北京。洋員包括正副稅務司、幫辦、扦手，除極少數的法、美、德人外，悉為英籍，雖係以個人才學為準，亦與他們國家的貿易額有關，各國公使力事爭取。稅務司總攬一切，關監督形同虛設。七十年代。洋員共約四百人，旋達六百人，薪金總數至百萬兩以上。每一稅務司年薪自三千兩至六千兩，或九千兩，副稅務司年薪自三千兩至三千六百兩，助理自九百兩至二千兩【註：美國哈佛、耶魯等大學畢業生亦有來應徵者，哈佛出身的馬士（HB Morse）等四人係一八七四年參加】。低級人員如書辦、文吏、通事等為華人，年薪僅二三百兩至一二千兩。洋員估價驗貨，往往不盡不實，陰袒外商，復常為其本國蒐集情報，並非盡忠於職守。
李泰國時期卜魯斯已說，此一外人管理海關制度，不但可保證中國稅收，並可保障英國利益，又可作為中國的外交顧問，供給英國情報，無形中左右中國政府。赫德期間，稅收逐年上增，十餘年後，每年達二千萬兩，為最可靠的財源。同治年間，新政的經費，十九取之於此，中央與疆吏對他信任有加。他的影響力量更大，新政的舉辦多出於他的建白。恭親王、文祥遇事徵詢他的意見，有時任用督撫亦和他商量，外交問題，自不待言。他如新式教育及郵政亦歸他兼管，最大的權力仍在財政。關稅所入，先扣除賠款外債。一八六〇年對英、法的賠款，除一百三十萬兩由戶部及直隸、廣東支付外，餘悉於各海關稅項下提四成攤給。一八六一至一八六四年上海所借的外債六十三萬兩，一八六二年及一八六四年福建所借的六十五萬兩，一八五七及一八六六年廣州所借的六十二萬兩，及左宗棠西征期間的借款，或由關稅歸還，或由關稅擔保，此後成為常例。
九十年代倡導變法的陳熾，對於外人掌管海關之害有如下之論：「天下事利之所在，即權之所在，不可輕易假人者也。乃有非我族類，久假不歸，盤踞要津，根深蒂固。清關釐稅歲入三千萬，仰其鼻息，以為盈虛。引黨數百人，糜工二百萬。漸而陰持朝議，顯綰邦交。偶或侵之，顛蹶立至，噸鈔數及百萬，本國家有利之源，乃一意把持，據為已有。……家資之富，可以敵國。……阻撓稅則，左袒西商，……貌類忠誠，心懷鬼蜮。……英君主授以男爵，功在彼國，其事可知。西人之入中國者，尊敬畏服，望若天人，視官吏蔑如也。」赫德的權勢確是極大，除了恭親王、李鴻章，當時無人可與比擬。不過如專就海關本身而言，他的建樹終不可泯滅。總計赫德在華五十四年，任職海關四十九年，其中四十六年為總稅務司。
三、英、美的合作政策與外交誘導
一八六〇年之後，恭親王、文祥立意與西方國家和好相處。各國亦欲逆取順守，互不猜忌，使中國安定，方好享受已得權益，進而再予擴大，使中國聽從它們的指導。獨佔中國貿易額大半的英國，尤望順利地發展商務，除幫助清朝敉平內亂外，並儘可能促進中國的對外關係，同時加強其自衛力量，以免主權領土為某一國攘奪。英國駐京第一任公使卜魯斯（任期為一八六〇至一八六四）和他的繼任者阿禮國（任期為一八六五至一八六九），所採行的就是這種政策。美國對於東亞市場十分重視，日本開放後，更具興趣。南北戰爭後，國勢重振。工商業復興，為將來利益計，必須使中國不為列強分割，方可為自己保留餘地。利益均霑、機會均等是它的一貫對華方針。英國認為今後列強應當攜手，避免競爭，不致相互抵消。美國具有同感，國務卿西華德（WH Seward，任期為一八六一至一八六九）為對華政策的製訂人，第一位駐京公使蒲安臣（任期為一八六一至一八六七）為執行者。英、美採取平行外交，勸導恭親王、文祥對外結好，對內改革，事事借力西人，仿行西法，是即所謂「合作政策」。從好處說，他們是與人為善，如中國應付得當，可以為利，否則為害亦鉅。俄、法態度與英、美不盡一致，不過俄國在東亞所獲已大，轉而經營近東及中東，不妨暫觀一時。法國形勢較孤，忙於經營越南，希望乘機加強其在華的保教地位及推進他種權利。
合作政策的初步表現，可以中外續訂新約為例，恭親王等預料其他西方國家勢必步英、法、俄、美後塵，請求立約，命上海欽差大臣預為阻止，但勢不可能。一八六一至一八七四年，先後與中國訂約的計有普魯士（一八六一）、葡萄牙（一八六二）、丹麥、荷蘭（一八六三）、西班牙（一八六四）、比利時（一八六五）、義大利（一八六六）、奧地利（一八六九）、日本（一八七一）、秘魯（一八七四）十國。普魯士為新興強國，總署初示猶豫，英、法代為說項，謂普為大國，不可不允。丹麥亦因英、美的協助，如願以償，約中關於商務條款，亦予英、美以若干方便。葡約簽字後曾生波折，遲至一八八七年方正式成立，中國承認澳門永為葡有，葡允協助中國徵收澳門菸稅，此為赫德的調解。秘魯因有虐待華工之事，特立查辦專條。這些條約大都係在天津簽字，原因是總署不願於立約前讓各國代表入京，避免和他們直接談判。條約的內容，與前此各國所訂者相同，包含各種特權，可見總署的主政者，仍缺乏近代外交知識，任聽外人擺佈。較為例外的是中日條約。
清廷的內部興革，亦非完全自發。蒲安臣初到北京，即勸恭親王編練一支能戰的軍隊，表面的理由為平定內亂，另一不便明言的動機在強化華爾的常勝軍，增高美國在華的發言權。一八六四年六月，南京行將攻下之時，蒲安臣通令美國領事，與中國官員合作，承認中國的合法利益，正當執行條約規定，以公平外交代替武力。英人不僅先後在天津、上海為中國練兵，並勸購置兵輪，用意與美國相同。及太平軍瓦解，清廷政權穩定，於是分由赫德與英國使館參贊威妥瑪出名，於一八六五年十一月及一八六六年三月，向總署呈遞《局外旁觀論》與《外國新議略論》，建議興辦其他新政，事前英、美外交官曾參與其事。時駐京公使經常在蒲安臣的寓所聚會，商討未來對華的應行政策。《局外旁觀論》提出之前，蒲安臣面告文祥，各國均願以公正態度與中國交涉。文祥亦稱道他是中國的真實友人，處事和平，知中外大體。赫德總掌海關行政以來，稅收激增，總署對他自多好感。威妥瑪為最諳悉中國事情的英人，他的《外國新議略論》係由阿禮國代致，無異作赫德的支援。兩人所論，不外內治外交的種種利弊，而歸之於急需借法自強。他們首先強調條約關係至大。赫德說：某事當行或不當行，有條約可憑，如不遵照，勢必召來戰爭，而出以強迫，或起而代行，不如自辦、早辦。他所重視的為鑄銀錢、修鐵路、造輪船、設電線，主張洋商華商合辦，明言此為日後外人所必請。其次為允許公使覲見，派遣使臣駐紮各國。威妥瑪措詞更為激切，等於恫嚇。他說：「各國在華都有要務，不能棄置，係中華立約相保」，如不照行，難免干預，中華將不能一統自主。如決意試行，「各國聞之，無不欣悅」。除遣使、鐵路、電線外，並應開採五金、煤炭，所需經費均可藉貸，所需人材並可約外人相幫，亦即中外合辦。又說：「各國代謀諸事，雖謂於外國有益，實於中國更有大益。」阿禮國聲稱威妥瑪係奉令撰成，希望不要輕予擱置，總署自不得不加理會。於是又可知所謂新政不盡出諸中國自發，而是外力脅迫所致。
一八五八年的中英天津條約規定，十年後應將稅則及通商章程加以修改。總署知道屆時定有新的要求。覲見、遣使、電線、鐵路、開礦諸事，近年外人既一再提及，內河通航，他們亦極重視，而內地私設行棧，偷運食鹽，層見疊出，教案日益嚴重。一八六七年六月，恭親王等根據數年來的經驗，又感於各國深險狡黠，遇事矯執，不獨於條約中已載者，難稍更動，且思於未載者，更為添增，來歲修約，必求大遂所欲，深恐再為修約之事，引起嚴重後果，必須預擬對策，因奏請令南、北洋通商大臣派人來京，以備查詢。十月，再請通飭與交涉有關各省當局，就上述覲見、遣使等事，各抒所見，詳慎籌劃，謂今日已成列國戰國，「非空言道德所能談笑而卻兵戎，亦非徒抱殷憂所能涕泣而銷禍患」。曾國藩認為除覲見、遣使、開礦外，其餘俱不可行。左宗棠久惡赫德、威妥瑪的慢悖，僅同意覲見、遣使。李鴻章與沈葆楨（船政大臣）的主張大致相同，贊成覲見、遣使，電線、鐵路、輪船、開礦，可自行試辦。一概反對的為直隸總督滿人官文。
一八六八年阿禮國曾三次向總署致送修約節略，要求免徵洋貨釐金，改正關稅，准許內河航行，添開長江沿海碼頭，設立海關官棧，內地設棧，洋人由外國設官管理，洋鹽進口，開掘煤礦等。總署不肯全允。阿禮國於內河航行，內地設棧，開掘煤礦始終堅持，對添設碼頭數目亦有爭執，兼及電線、鐵路。十一月，邀同美使勞文羅斯（J.Ross Browne）同至總署談判，言詞不遜，最後雙方擬定了一個約稿。英、美、法政府恐操之過急，可能激起中國人民反抗，開礦、築路及內河行輪更會直接影響人民生計。而且原則上曾國藩、李鴻章等已表示贊同，總署於推廣貿易亦有了讓步，一切不妨出之以漸。翌年，英政府決定修約暫行延期，以待中國人民心理演變，美國表示同意。阿禮國向總署提議，將上年約稿作為暫行章程，不算修約。總署謂如不算修約，須再俟十年，方可議修。阿禮國願再相商。十月二十三日，中英新約畫押。進口鴉片及出口之絲，稅率均予提高。英國商人以未全遂所欲，竭力反對，英政府未予批准。直至一八七六年，煙台條約訂立，方告一段落。英、美所謂對華協和政策，終不許損及到它們的現實利益。
同治年間與各國訂立新約，多為外人促成，遣使出洋同樣與外人有關。英國公使頻以為請，總署藉口「中國並無赴外國應辦之事」婉謝。然又感於外人於中國虛實，無不洞悉，中國於外國情偽，一概茫然，有意派員出國，探其利弊，以資籌計，所顧慮的為禮節問題。一八六六年赫德請求返英完婚，建議恭親王、文祥酌派同文館學生隨行，以廣見聞。恭親王以與特派使臣體制無關，表示首肯，由總稅務司文案斌椿率同文館學生三人前往【註：斌椿及三學生均旗人】。先後至巴黎、倫敦及瑞典、俄、德諸國，英女皇曾予接見，往返五月。此為中國初次派往西洋的觀光團，在斌椿的遊記中多少可發現他的西方認識。
一八六五年蒲安臣返美述職，總署大臣請他代向所經國家解釋誤會。他答以如中外之間發生爭執，願從中調解。蒲安臣到華盛頓後，西華德令他轉告總署，歡迎中國遣使來美，一八六七年蒲安臣決定辭職，恭親王設宴祖餞。蒲安臣「自言嗣後遇有與各國不平之事，伊必十分出力，即如中國派伊為使相同」。為修約交涉，赫德屢勸總署遣使，以緩和各國要挾，恭親王、文祥為之所動，難的是人選。現在蒲安臣既有此表示，文祥乘機請他擔任中國使臣。經多次商議，赫德從旁敦促，蒲安臣毅然接受。十一月正式派他往有約各國，充辦理中外交涉事務大臣。總署章京記名道志剛、記名知府孫家穀亦以同一名義偕行，實際為會辦，英使館翻譯柏卓安（John M.Brown）、海關法員德善（E.de Champs）為協理（秘書），意在籠絡英、法，組成一個混合使團。一八六八年，蒲安臣先到美國，覲見總統朱文遜（A.Johnson）。所至發表演說，謂中國正在採取西方文化，步入和平進步之途。七月，與西華德簽訂「中美續增條約」，即天津條約的附約，訂明兩國人民聽便往來居留，優待遊學，設立學堂。美不干預中國內政，如中國有意興辦電線、鐵路等，亦願予技術協助，可謂為平等條約。其中自然顧及到美國利益，如人民聽便往來居住，是由於美國需要華工，設立學堂是為在華傳教事業的便利。及抵倫敦，英國的態度頗為冷淡，兩個月後方得覲見女王。英外相聲明，「無勉強中國，致干自主之權」之意，惟必要時仍將使用武力。翌年（一八七〇），蒲安臣至巴黎，歷瑞典、丹麥、荷蘭、德國，一八七〇年抵俄，二月病卒於聖彼得堡。志剛、孫家穀率領使團轉赴比利時、義大利、西班牙，再經巴黎東歸。
各國公使雖已入駐北京，但未能覲見。總署所持的理由為「皇上沖齡，兩宮太后垂簾聽政」，有所不便。公使責以不以客禮相待，言多憤激。總署謂如要覲見，必須跪拜，但亦知不許覲見，實不易為辭，如必繩以中國之禮，其勢不能。預籌修約之時，曾國藩等均主於同治親政後，準如所請，儀節不必強以所難。一八七三年，太后撤簾，各國公使舊事重提，總署不再堅持跪拜。六月二十九日，同治御紫光閣，因日本專使副島種臣的力爭，首先進見，繼之為俄、美、英、法、荷五國公使。此為中國皇帝初次以平等儀式接見外使。紫光閣向為外藩君長朝賀賜宴之所，各國仍有不滿。不久光緒嗣位，太后二次垂簾，至光緒親政，始再準覲見。
四、軍事工業的興辦
在自強以練兵為要、練兵以製器為先的原則下，恭親王主僱用洋匠製器，曾國藩亦倡師法外人，造炮製船。一八六一年，已命徐壽、華蘅芳在安慶試造。一八六三年容閎因華蘅芳的推介，說曾國藩自置機器，設廠以製造機器，不惟可造船炮，亦可造其他器物【註：容閎簡歷見前述】。曾國藩即派他前往美國採辦。同年李鴻章自香港購得機器，募集洋匠，設局鑄造砲彈、短炮，以供常勝軍、淮軍之用，委任英人馬格里（Halliday Macartney）及丁日昌等分別綜理。一八六五年，容閎所置機器運至上海，李鴻章命與上海已有的設備合併為江南製造局，一稱江南鐵廠。次年又設金陵製造局，仍由馬格里負責【註：蘇州克復後，馬格里的砲局自上海移設該地，至是再遷南京，擴大為金陵製造局】。一八六七年成立的天津機器局（後改名北洋機器局），係三口通商大臣崇厚所籌設，總辦為英人密妥士（JAT
Meadows）。李鴻章任直隸總督後，重加整頓，以江南製造總局的沈保靖代密妥士。
上海、金陵、天津三機器局設置最早，規模較大，影響日後兵工生產亦鉅，其經營締造均與李鴻章有關，且均有外人參與。所需經費均來自關稅，成績以江南製造總局為優。剿捻戰爭期間，淮軍所需槍砲彈藥，多為金陵製造局所製。以後大沽砲台的大砲亦由該局鑄造，試放時竟二次發生爆炸，如非馬格里不願增強中國對外的防禦力量，即是技術不精。天津機器局為北洋軍大總匯，除供應直隸、江南的淮軍、練軍外，並撥濟吉林、奉天、河南等省。北洋海軍彈藥亦多取給該局與江南製造總局。總計十年之間，除上述三局外，西安、蘭州、福建、廣州、濟南均相繼設局。
早在一八五六年，李泰國曾建議購買輪船，以供對太平軍作戰之用。江南大營潰敗，金陵克復無期，如有輪船炸炮，必易收功。因之赫德又條陳自辦輪船，經費於洋藥（鴉片）項下籌措，進口正稅之外，如運銷內地，再徵銀若干；僱用外人司炮，華人從而學習。恭親王、曾國藩俱表贊成。次年（一八六一）命在英國的李泰國經理。李泰國委英國海軍大佐阿思本（S.Osborn）承辦，購砲艦七艘，募弁兵六百餘人。李泰國認為中國人愚昧無知，凡事須加強制，他自稱不是中國官員，可不聽中國命令，此次存心把持，擅與阿思本訂立合約，兵輪歸阿思本統帶專主，凡事由他轉行，中國政府不得直接指揮，中國所有外國樣式船隻，亦悉歸阿思本調度。總署拒不同意，主由中國派員為總統，阿思本為幫統，聽督撫節制調遣，餉項可歸李泰國經營。一八六三年七月，總署又許李泰國以如得金陵，所得財物的百分之三十五歸阿思本，若係阿思本獨力克復，則為百分之七十。時亂事平定不遠，湘、淮軍欲獨成其功，且恐受外人挾制。曾國藩、李鴻章對新訂辦法堅決反對。阿思本定要照原合同行事，否則輪船官兵解散。卜魯斯出面干預，總署雖進退兩難，仍力持以中國人為總統，即令決裂，亦不將兵船移交外人。曾國藩改請將兵輪分賞各國，使李泰國失去憑藉，或由阿思本與湘軍將領分帶，以分其勢。總署、卜魯斯均浼請蒲安臣斡旋。蒲安臣既不欲英人獨握中國海軍之權，又不願中國有一支新式艦隊，復恐兵船落入中國海盜或美國南方政府之手，建議遣返英國出售，獲卜魯斯、阿思本同意。十一月，兵輪撤回變價，原用一百六十七萬兩，僅收回二十餘萬兩，其餘付之東流。總署向惡李泰國刁詐，於是即以辦船貽誤，予以革退，總稅務司由赫德實授。於此又可見清廷舉辦新政的不易。中央與地方不相協調，外人別有居心，列強之間復有其矛盾。經過此一不愉快事件，倡導新政的恭親王、文祥等大為沮喪。
造船、製炮為自強運動的兩大新政，在購置兵輪期間，徐壽等已在安慶造成小輪船一隻，惟行駛遲鈍。江南平定後，李鴻章依丁日昌的主張，請總署設廠造船，並獎勵華商購買。江南製造總局，負有製炮、造船的雙重使命，以剿捻戰爭方殷，先造槍砲。一八六七年開始造船，次年第一艘輪船工竣，船殼汽鍋自製，機器購自外洋。是後三年，續成三艘。一八七二年的「海安」（宴）兵輪，長三十丈，馬力四百匹，炮二十六尊，被譽為中國第一大船。一八七五年。又完成一同級的「馭遠」號，實際仍不及外洋兵船堅利，成本復昂，遂停止製造，一共成船六隻。始終以造船為專業的係左宗棠創辦的福州船政局。左軍之克復浙江湖州，得力於兵輪之助，事後左仿製一隻，試航西湖。法人德克碑、日意格勸他覓購輪機，可代為監造，一八六六年七月奏准。日意格曾任職於法國海軍，左委他與胡光墉籌備。不久左調陝甘總督，以沈葆楨總司船政事務，日意格、德克碑為正副監督，獲得法國海軍部的支持，著手購辦機器，招募工匠。一八六八年正式開工，廠址設於福州馬尾。左的計劃不僅是藉此整理水師，並要發展海運。兵輪、商輪兼造，使「漕運興，軍政舉，商民之困紓，海關之稅旺」。五年之內用費約三百餘萬兩。主要出自關稅，次為釐金，共成兵輪十隻，商輪五隻，每隻排水量自五十噸至一千五百六十噸不等，是後歸中國自辦。
五、西式教育的開始
清初以對俄關係重要，康熙年間，命八旗子弟於俄羅斯館學習俄文。十八世紀的中英交涉，多由在華西人及廣東的買辦通事擔任翻譯，南京、天津、北京的談判，則假手外國教士。買辦、通事流品不一，貨利是嗜，外國教士不惟往往不能達旨，甚或逞其私意，偏袒捏架。再者，與外人交涉必須明其情事，方不致受到欺矇。一八五九年，編修郭嵩燾奏陳禦夷之道，其中之一即為諳習外國語言文字。北京立約後，恭親王等所擬善後章程，亦謂與外人交涉，如語言不通，文字不辨，則一切隔膜，絕不能望其妥協。請於廣東、上海商人中，挑選會習英、法文字語言之人，派來北京，挑選八旗聰慧子弟，從之學習。事過年餘，粵、滬均無合宜之人，不得已聘用英國教士包爾騰（JS Burdon），招學生十人，於一八六二年七月，開始教學英文，名為「同文館」。經費由海關撥付。翌年，續設法文、俄文兩館。包爾騰辭職，另一英國教士博蘭雅（John
Fryer）代之；又一年，由美教士丁韙良（WAP Martin）繼任。至於學生之限於八旗子弟，大約係沿襲俄羅斯館的辦法，不欲漢人預聞外事，不過日後終於開放。
繼京師同文館而成立的為上海「廣方言館」，馮桂芬首發其議。京師同文館的訓練以交涉肆應為主，馮的見解更進一步。他說上海、廣州為洋人總匯，洋務亦為國家招攜懷遠大政，應為讀書明理之人所共能，不僅有裨交涉，且可培養端人正士，究習西學，多譯西書。一八六三年，李鴻章據以入奏，請仿同文館之例，於上海、廣州添設語言文字學館，選近郡資敏端靜文童，及年少聰慧的候補佐貳、佐雜，入館學習。人數既多，人才自出。「西人所擅長者，推算之術，格物之理，製器尚象之法，無不專精務實，泐有成書，經譯者十才一二，必能盡閱其未譯之書，方可探賾索隱，由粗淺而入精微。我中華智巧聰明，豈出西人之下？果有精熟西文，轉相傳習，一切輪船、火器等巧技，當可逐漸通曉，於中國自強之道，似有裨助。」奏准之後，由馮擬定章程，名曰「廣方言館」，美國教士林樂知（Young John Allen）為最早的英文教習。學生三年期滿，能譯西書全帙，作為畢業。一八七〇年，併入江南製造局。廣州同文館的西文教習為美人譚順，學生以八旗子弟為多，貢獻不大。江南製造局附設有「機器學堂」，福州政局附設有「求是堂藝局」。求是堂藝局又分法國學堂與英國學堂，一習輪船製造，一習駕駛，總名船政學堂。日後重要海軍將弁多出身於此，名翻譯家嚴復（宗光）亦其中之一。
恭親王、文祥亦有感於製造機器、火器，以及行船、行軍，無不與天文、算學有關，若不從根本作起，仍無裨實用。一八六六年決定同文館內添設天文算學館，招取舉人貢生及正途出身五品以下京外各官入館學習，聘西人教授，命在英休假的總稅務司赫德代為物色。保守派的御史張盛藻、大學士倭仁指為「用夷變夏」，以師法西人為可恥，因而引起一場激烈辯論。恭親王等再說明天算的重要，與西學之必須肄習，「中國所當學者，固不止輪船、槍砲，即以輪船槍砲而論，僱買以應其用，計雖便而法終在人；講究以徹其原，法既明而用將在我。一則權宜之策，一則久遠之謀」。「天下之恥，莫恥於不若人，……今不以不如人為恥，而猶以學人為恥，將安於不如而終不學，遂可雪其恥乎？」進一步主張令翰林院編修、檢討、庶吉士等一體學習。倭仁則謂「立國之道，尚禮義不尚權謀；根本之圖，在人心不在技藝」，今以夷人為師，將「盡驅中國之眾，咸歸於夷。」恭親王續予駁斥，並云倭仁「如果有妙策可以制外國而不為外國所制」，他們願意追隨，否則「僅以忠信為甲胄，禮義為干櫓等詞，謂可折衝樽俎，足以制敵之命，實未敢信」。倭仁仍說以夷為師「上虧國體，下失人心」，必將墮入夷人術中。這次的爭論，表面上的勝利歸於恭親王，而士大夫聚黨私議不息，阻攔投考同文館的人員，多方譏詆，斥恭親王為「鬼子六」（恭親王行六）。
算學館的學生大都為中年之人，無何基礎，某洋教習拒絕講授，同文館幾乎解體。時丁韙良返美進修，因赫德的敦促，於一八六九年回抵北京，被任為總教習，即館長，積極改進，學生約四十餘名，仍以旗人為多。不久添設德文館。一八七一年學生增至五百餘，不限旗籍，有的來自上海廣方言館，或廣州同文館。肄業期限定為八年，前三年學習語文及西洋史地，第四年授以算學、代數，第五年為幾何、三角、博物，第六年為實用重學、微積分、測量，第七年為化學、天文、地質、礦務，第八年為政治、經濟、國際法，程度相當於初級文理專科學校。總稅務司中的西人亦有任教者，如馬士等。中國初設駐外公使時，卒業於同文館的學生供職使館者頗不乏人，以一八七九年為例，倫敦使館三人，巴黎二人，柏林三人，聖彼得堡四人，華盛頓二人，東京二人。丁韙良在職約三十年，一八九四年辭職，繼之者為歐利甫（GH Oliver）。
教會學校亦以十九世紀六十年代的發展為速，美國的新教傳教士最為積極。舉其著者，如一八六四年美國長老會在山東登州開辦文會館，一八六五年英國浸禮會在山東青州開辦廣文書院，後合併為齊魯大學。一八六五年美國聖公會在上海開辦聖約翰書院，即日後的聖約翰大學。一八六六年，美國監理會在北京開辦匯文書院，即日後的燕京大學。一八六七年，美國公理會在直隸通州開辦華北書院，同年美國長老會將原設寧波的崇信學校，遷於杭州，易名育英學院，即日後的之江大學。
官辦學堂開設之後，進而派遣幼童出洋學習。倡之者為容閎，傅蘭雅亦宣傳頗力。容閎認為復興中國的根本途徑在教育，以西洋文化改進中國文化，他之樂於為曾國藩採辦機器，意在相機實現此一理想。一八六八年以來，屢與江蘇巡撫丁日昌談及，具體方案為先試派十二至十四歲的幼童一百二十人，分四批出洋，以十五年為期，派漢人教習同往。中美續增條約載明互相優待學生，容閎主張將幼童送往美國。一八七〇年，丁日昌商之於曾國藩，由曾正式上奏，並與李鴻章聯名致書總署。美使從旁慫恿，英使亦謂可先赴美國，將來再派往英國。容閎在上海設一出洋局，招學生三十名，大多為來自香港的廣東幼童。一八七二年，陳蘭彬、容閎被派為正副委員，經理留學事宜，設辦事處於康涅狄格州的哈特福德（Hartford）。是後三年，第二至第四批學生陸續前往。及吳嘉善任遊學委員，不滿學生的言行，斥其「適異忘本，目無師長，難期成材，即成亦不能為中國用」，力主撤回。李鴻章、容閎爭之無效，一八八一年竟從所請。其中有的已大學畢業，有的尚在大學、中學肄業，回國後，多任職海關、海軍、路礦與其他洋務機關，最知名的有詹天佑、唐紹儀、梁敦彥。
六、西學的積極介紹
明清之際，為西學輸入的第一期。第二期肇始於咸、同年間。五口通商，傳教工作展開，新教士尤稱活躍，創辦報刊為其一。自一八五三年起，二十餘年間，重要期刊有在香港出版的《遐邇貫珍》（Chinese Serial），寧波的《中外新報》（Chinese and Foreign Gazette），上海的《六合叢談》（Shanghai
Serial）、《中外雜誌》（Shanghai Miscellany）、《教會新報》（Church
News），北京的《中西見聞錄》。《教會新報》後改為《萬國公報》（Review of the Times或The Globe Magazine），並增出《益智新錄》（A
Miscellany of Useful Knowledge），專言科學。《中西見聞錄》易名《格致彙編》（Chinese
Scientific Magazine）。中文日報，有香港的《中外新報》、《華字日報》，上海的《上海新報》，及日後成為中國第一大報的《申報》。報刊的宗旨，大都為通中外之情，述西學概況。不論果否是真正為中國人的利益，但對於促進中國人的西方了解，及啟發中國人的學術觀念，自有其作用，進一步為西方專著的介紹。
英美新教士在近代譯書事業上的地位，頗似明季的耶穌會士，重開風氣的為英人偉烈亞力，所成最多的為傅蘭雅。中國則以李善蘭、徐壽、華蘅芳等的貢獻為大。偉烈亞力長於天算之學，設墨海書館於上海（一八四七），致力於譯書印書。一八五三至一八五九年與李善蘭合譯《幾何原本》的後部及《談天》（Herschel，Outline
of Astronomy,一八五九）。李又與艾約瑟合譯《重學》（Whewell，Mechanics，一八五八）。姜別利（William Gamble）主持的上海美華書館（一八六〇）以出版為主。狄考文（Calvin W.Mateer）主持的登州文會館，傅蘭雅主持的上海格致書院（一八七四），林樂知主持的上海中西書院（一八八二），均兼事編譯科學圖書。合信、嘉約翰介紹的以關於生物、生理、醫學為主，慕維廉等介紹的以關於人文社會為要。一八七七年，在華新教傳教士舉行大會，以教會學校增多，決設益智書會（School
and Textbook Series Committee），擴大纂撰各種教科書工作，以供高等小學及中學之需，由丁韙良、韋廉臣（Alexander
Williamson）、狄考文、林樂知、傅蘭雅、利啟勒（R.Lechler）主持。十三年間，出版九十八種，以圖說、須知之類為主。韋廉臣、李提摩太（Timothy
Richard）主持的同文書會（Chinese Book and Tract Society，一八四四）規模亦大。後改稱廣學會（Society for the Diffusion of Christian and
General Knowledge Among the Chinese，又名Christian
Literature Society）。
官方譯書首推江南製造總局，次為北京同文館。同文館為培植交涉人才而設，開館的次年（一八六三），丁韙良譯成《萬國律例》（Wheaton，Elements
of International Law），由蒲安臣介紹於總署。前此赫德與總署大臣論及國際法的重要，恭親王恐外人別有用心，強中國以必行，頗為猶豫。經丁韙良解釋，知不無可棌之處，即派人和他商酌潤色，一八六四年刊刻。是年普魯士與丹麥戰爭，普魯士兵船在大沽口扣留丹麥商船，總署援引該書，責其侵犯中國領海，普使認錯。證明公法確為有效。其後丁韙良遴選同文館高年級的優等生，由教習指導，續成《公法便覽》（Woolsey，Introduction to the Study of International Law）、《公法會通》（Hall，Treaties on
International Law），《星軺指掌》（Der Martens，Guide
Diplomatique）、《法國律例》（Code Napoleon）、《富國策》（Faweate，Political Economy）。同文館自設印書處（一八七三），出版各書，裝潢精美，僅分送各衙門，流布不廣。
製造局首重工藝，譯書以實用與理論科學為多，倡之者為曾國藩，實際為徐壽（一八一八至一八八四）。徐入曾國藩幕府之前，已與上海英國教士相識，博覽譯書，究心格致製造。深知西方工藝精良之原，悉本於專門之學，必須翻譯有用之書，以探索根底。曾國藩據以疏陳，謂「洋人製器，出於算學，其中奧妙皆有圖說可尋，特以彼此文義扦格不通，故雖日習其器，究不明夫用器與製造之所以然。」認為翻譯係製造根本，曾重刻《幾何原本》等書。李鴻章之設立廣方言館主要目的，在造就科學人才，期能閱讀、翻譯西書，亦曾刊印《重學》。一八六七年製造局創設翻譯學館，即由徐壽主之。廣方言館併入後，聘偉烈亞力、傅蘭雅、馬高溫（DJ MacGowan，美人）、林樂知、金楷理（CL
Kreyer，美籍德人）參與其事，西人口譯，華人筆述。除徐壽外，知名者有華蘅芳、趙元益、王德均、李鳳苞、賈步緯、鍾天偉及徐壽之子建寅等。前後成書二百種，約計算學二十三種、工藝三十一種、物理十一種、地質礦冶十二種、天文九種、地理八種、軍事五十八種，關於化學的十種，最稱精博，多出徐壽之手。一八七一年開始出書，發行三萬一千餘冊，此後範圍擴及於醫藥、農業、理財、外交、法律、歷史。一八七三年復編印《西國近事彙編》。此外金陵製造局、北京海關總稅務司、天津水師學堂、武備學堂，亦兼事譯書。當時大都視天、算、聲、光、化、電為西學主體，英、美傳教團體及中外私人所譯，則內容比較廣泛。