1844年，李鸿章科考落榜，后所幸以“年家子”身份拜曾国藩门下。曾国藩器重中堂，称其“才可大用”，与其“朝夕过从，讲求义理之学”。李鸿章承蒙恩师授业，不负殷切期望，习得经世之学。

太平军起，李鸿章入曾国藩幕府襄办营务，负责起草文书。曾国藩将练兵之道授予李鸿章，李鸿章深受其道，并于咸丰十年（1860年）统带淮扬水师。湘军占领安庆后，曾国藩命李鸿章回合肥一带募勇。同治元年（1862年），编成淮勇五营，曾国藩以上海系“筹饷膏腴之地”，命淮勇乘英国轮船抵达上海，自成一军，称为淮军。后经曾国藩推荐，李鸿章任江苏巡抚，随即在江苏大力扩军。两年内，淮军兵力过六万之众，全副西式枪炮，后屡挫太平军。

凭借军功显赫，李鸿章高升湖广总督，并于1870年继恩师曾国藩出任直隶总督，后又兼北洋通商大臣，授文华殿大学士，成为同治、光绪两朝的内政外交重臣，“坐镇北洋，遥执朝政”。

李鸿章在练兵和升官方面“青出于蓝”，更为重要的是他还继承发扬了恩师“师夷长技”、“自强救国”的洋务大业。　

李鸿章出任江苏巡抚期间，在一份奏折中写到：“中国欲自强，则莫如学习外国利器。欲学习外国利器，则莫如觅制器之器，师其法而不必尽用其人。欲觅制器之器与制器之人，则或专设一科取士，士终身悬以为富贵功名之鹄，则业可成，艺可精，而才亦可集”。

李鸿章一边积极倡导学习西方，一边在淮军发展中大办军工业和实业，积极操办洋务。

1865年，在曾国藩的规划和运筹下，李鸿章将丁日昌在上海虹口购买的美商旗记铁厂、原来创办的跑局及总兵韩殿甲的炮局合并成立江南制造总局。江南制造总局配备容闳在美国购买的新机器，最初生产一些小型的装甲快艇、步枪、火炮和子弹。后经曾国藩奏请朝廷获得海关税款建造大型舰船。

江南机器制造总局创造了多个“中国第一”：研制了中国第一台车床，研制了第一艘铁甲军舰“金瓯”号，研制了中国第一支步枪，研制了中国第一门钢炮，研制了第一磅无烟火药，炼出了中国第一炉钢。江南制造总局成为了中国机械制造产业的开端，有“机器母厂”之称。到19世纪末，江南机器制造总局已发展成为中国乃至东亚技术最先进、设备最齐全的机器工厂。

1905年，江南制造总局的造船部分独立成“江南船坞”，兵工厂部分仍称制造局。后分别改称“江南造船所”和“上海兵工厂”。后来，江南造船所在中国不同时期都肩负了振邦兴国的使命，2010江南造船所的厂址已经成为上海世博会的展区，百年一梦，恍如隔世。

清同治六年（1867年）三口通商大臣崇厚在天津创办“军火机器总局”，规模仅次于江南制造局。九年后李鸿章接办，易名“天津机器制造局”。天津机器制造局分为东、西两局。东局设城东贾家沽，以制造火药、枪炮、子弹和水雷为主。西局设城南海光寺，以制造军用器具、开花子弹及布置水雷用的轮船和挖河船为主。东、西两局所产军火除供应本省淮练各军、兵轮、炮船外，还按时拨给吉林、奉天、察哈尔、热河及分防在江南的水陆淮军。

以江南制造总局和天津机器制造局两大军工企业为根基，李鸿章受命北洋大臣于1875年创设北洋水师。1888年12月17日，北洋水师正式宣告成立并于同日颁布施行《北洋水师章程》。从此，近代中国正式拥有了一支在当时堪称世界第六、亚洲第一的海军舰队。