這前後，早期維新派代表人物之一馮桂芬把自己的代表作《校邠廬抗議》送給曾國藩一套。曾氏對其“采西學”、“製洋器”，發展軍事和民用工業等內容很感興趣，認為是“名儒之論”。此書對他的洋務思想有較大影響。在洋務運動期間，清政府總共開辦過二十多個軍事工廠，而最早設立的是曾國藩的安慶內軍械所。曾國藩攻陷安慶後，下一步就要做攻下太平天國首都天京的準備。要徹底消滅太平軍，還不是一件太容易的事。南京城裏的太平軍不用說，單是李秀成的軍隊就有五十餘萬人馬。這麼多人馬，雖然多數是未經過專門訓練、武器又極落後的鄉村農民，但也確有一部分久曆戰場的老士兵。尤其是李秀成在上海通過洋人也買了一批新式武器。他們不僅多次打敗清軍，同時在上海附近同外國軍隊、同中外混合軍隊作戰，也連連取勝。所以，曾國藩要想撲滅這麼一支龐大的、部分以洋槍洋炮裝備的太平軍，就不得不動一番腦筋，至少也得改良一下武器裝備，不能光用刀、矛、鳥槍。
出於這個目的，曾國藩首先在安慶搞起了兵工廠，委派楊國棟負責。楊為籌辦軍械所到處搜羅人才，先後把浙江海寧著名學者李善蘭、江蘇金匱（今無錫）數學家華蘅芳、徐壽等人請至安慶。同時，雇了數十名工匠、技師，還設法從廣州、上海等地買來一批洋槍、洋炮、開花炮彈的樣品，交給這些匠師們研究、仿造。
鹹豐十一年十一月（1861年12月），安慶內軍械所辦成，很快便試製出一批洋槍洋炮。可安慶內軍械所的規模很小，也沒有使用機器製造，隻是利用土法打製、改裝、仿造外國人的槍炮子彈。可就是使用這些土法仿造的洋槍炮，在戰場上起到的作用亦為純粹土槍土炮難以相比。曾國藩顯然不滿足於僅僅試製洋槍炮。同治元年（1862年），曾國藩製定了三麵並舉、五路進軍天京的用兵計劃：即以曾國荃部湘軍從西麵、以楚軍左宗棠部從南麵、以李鴻章淮軍從東麵同時並舉合圍天京。五路進軍是陸軍四路人馬：曾國荃所部湘軍從蕪湖、秣陵為南路，鮑超由寧國、廣德進取句容、淳化為東路，多隆阿由廬州、全椒進取浦口、九洑洲為西路，李續宜由鎮江取燕子磯為北路，彭玉麟的湘軍水師從長江正麵，五路攻擊太平天國首都天京。曾國藩上奏新成立三支水師，即淮揚、寧國、太湖的計劃也由皇帝明發諭旨批準，新增加了黃翼升、李朝斌兩個水師統領。太湖屬內湖，其水師仍歸彭玉麟統轄。
大舉進攻天京的計劃，尤其是水師的擴建，激勵著曾國藩需要使用先進軍艦的構想。他以為，既然李善蘭、華蘅芳、徐壽他們能仿造出西洋的槍炮彈藥，也就一定能仿造出西洋的軍艦來。
從同治元年（1862年）開始，曾國藩就命令、鼓勵、支持李善蘭、華蘅芳、徐壽他們研製軍艦，徐壽等人也就真的下力氣幹了起來。徐壽等人是中國當時第一流的科學家，他們不僅通曉中國傳統的科學、製造學等知識，同時對西方的當代數、理、化等知識，也有相當程度的了解和研究。所以，到同治元年七月（1862年8月），他們居然製出了一部輪船的發動機。曾國藩看這部發動機的試驗，心情很激動，當場就感慨地說：“洋人的智巧奇技，到底被我們中國人學會了！”鼓勵徐壽等人再加把勁，製出中國的火輪船來。然而，事實上並不像他意料中的那麼簡單，從發動機到一艘輪船，中間的距離太大了。盡管徐壽、華蘅芳等人絞盡腦汁，還是沒能造出他想象的能與外輪相提並論的輪船來。