1872年內閣學士宋晉上疏，借口製造船艦靡費多而成船少，奏請福建、上海兩局暫行停止製造。李鴻章複奏指出，宋晉的主張代表了頑固守舊勢力的迂腐之見，國家諸費皆可節省，惟養兵設防、練習槍炮、製造兵輪之費“萬不可省”，否則“國無與立，終不得強矣。”他深知國家經費困難，要繼續製造輪船，就“必須妥籌善後經久之方”。為此，提出兩條具體辦法：一是裁撤沿海沿江各省的舊式艇船而代之以兵輪；二是福建、上海兩局兼造商船，供華商使用，華商為了同壟斷中國航運業的洋商競爭，應自立公司，自建行棧，自籌保險。他指出：“船炮機器之用，非鐵不成，非煤不濟，英國所以雄強於西土者，惟借此二端耳。”福建、上海各廠每天需外國煤鐵極多，一旦中外關係緊張，外國對華采取禁運措施，各鐵廠就勢必坐以待斃，所有輪船也必將因為沒有煤而寸步難行。中國煤鐵礦藏豐富，外商垂涎三尺，處心積慮地攫取中國內地煤鐵開采權。他認為中國“誠能設法勸導官督商辦，但借用洋器洋法而不準洋人代辦，此等日用必需之物，采煉得法，銷路必暢，利源自開，榷其餘利，且可養船練兵，於富國強兵計，殊有關係”。經過李鴻章等的力爭，清廷不僅否定了宋晉的停造輪船的主張，而且為洋務派興辦輪船捂商局和用西法采煤煉鐵開了綠燈。
李鴻章為了“自強”“求富”，企圖通過興辦民用企業，解決軍事工業的原料、燃料供應、“調兵運餉”的交通運輸困難和“練兵練器”的經費問題。1873年，輪船招商局正式成立。李鴻章給招商局的定位是：沒有大事的時候，輪船可以運糧食和載客；有戰事時，可輸送軍火。他還希望在航運上可以和外國的船隻抗衡。之所以叫作招商局，是因為李鴻章采用招商集資的方式來解決經費問題。招商局是先由官商合辦、後改官督商辦的民用企業。其餘洋務企業，如電報局、唐胥鐵路、開平礦務局等洋務運動，李鴻章作為直隸總督兼北洋大臣，均有程度不等的參與。其後，為了適應洋務運動的發展，培養中國自己的人才，李鴻章創辦新式學堂。1863年李鴻章在上海創辦廣方言館培養外語翻譯人才，並上奏在天津設水師、武備、管輪、電報、醫學諸學堂，海陸軍又各自立學堂。在興辦新式學堂的同時，李鴻章還主張向外國派遣留學生。
李鴻章洋務生涯中最重要的成就是訓練創建新式軍隊、籌辦海防。1862年，李鴻章率領淮軍由安慶到達上海，盛讚英、法軍隊“器械之鮮明，隊伍之雄整”，表示要及時“資取洋人長技”，在外國侵略者的支持下，他利用上海的有利條件和充足餉源，大力購買洋槍洋炮，雇傭洋人教習，極力擴充軍隊。除此以外，整頓海防、籌建新式軍隊，是洋務事業的又一個重要措施，也是李鴻章對近代軍事的一大建樹——把海防提到戰略位置，建立了中國第一支海軍。李鴻章早在第二次鴉片戰爭後，就關注了海防問題。他雖然不是中國近代第一個關注並提出海防思想的人，但卻是中國近代第一個提出海防比陸防重要、應該建立一支強大的海軍以加強海防的主張，從19世紀70年代開始，中國近代海軍開始出現在洋務運動過程中。1874年日本進攻台灣，對清政府刺激很大，使清政府認識到日本將“為永久大患”。洋務派提出了“練兵、簡器、造船、籌餉、用人、持久”等六條具體措施的“海防議”。李鴻章是“海防議”最堅決的支持者，他除了支持總理衙門和丁日昌關於建立新式海軍和配備海防近代化槍炮武器外，還建議將沿江、沿海各省陸軍“認真選汰，一律改為洋槍炮隊”，清政府最終采納了這些建議，任命李鴻章、沈葆楨分別督辦北洋和南洋海防，又決定每年撥銀四百萬兩作為海防經費，這成為中國近代海軍的開端。19世紀70年代中期，清政府內部爆發了一場關於海防和塞防的大爭論，這場爭論直接推動了清王朝國防建設的近代化。1875年，由兩江總督沈葆楨、直隸總督李鴻章等人倡議，經總理衙門核準，每年調撥400萬兩作為經費，計劃在10年內建成南洋、北洋、粵洋三支水師1884年三洋海軍初具規模。
1885年中法戰爭爆發，8月23日，中國南洋艦隊在福建海麵的馬江，與海軍世界排名第二的法國海軍船隊進行作戰，在短短的40分鍾內，南洋艦隊就被擊沉。這件事極大地刺激了清政府，建設一支海軍的想法再次被提出，而且，這次是全國上下，朝廷各派別意見是出奇的一致。主持這項工作的就是北洋通商大臣李鴻章。在短短的3年內，李鴻章就把海軍建立起來，而且成為世界海軍強國。北洋水師是清政府的海軍主力，它從創辦到1895年全軍覆沒，一直歸李鴻章管轄，是李鴻章經營最久、付出最多、也最為得意的一項重要洋務事業。北洋海軍於1888年建立起來，共有軍艦25艘。而且這支中國曆史上的第一支海軍甫一誕生，就是亞洲海軍第一，世界海軍第七。1888年頒布的《北洋海軍章程》是中國第一個海軍條令，規定很具體。有些規定到今天還在發揮效用。比如，海軍艦艇官兵不得到岸上住宿，隻能在艦艇上居住。這些章程在世界上也是先進的。海軍與陸軍不一樣，幾乎從其成立那天起，海軍的技術成分就高於陸軍。在陸軍，即使你目不識丁，也並不影響你晉升。但在海軍不行。北洋海軍的軍官分為戰官和藝官，相當於指揮軍官和技術軍官。《北洋海軍章程》規定，無論是戰官和藝官，都必須從正規的軍校畢業，也就是水師學堂畢業，經過專業學習與訓練才能擔任，不經軍事院校培訓，就不能任軍官。這在中國軍事史上還是第一次。這項規定明確堵塞了直接從行伍的士兵中提拔軍官的道路，大大提高了軍官的質量。這種情況隻能在海軍出現。北洋海軍的士兵也是這樣。根據《北洋海軍章程》，要求士兵必須會寫自己的名字，粗通文字，懂得艦艇知識。因為，艦艇上專業技術兵多達幾十種，如旗兵、艙兵、油兵、魚雷兵、魚雷匠、升火兵、電燈兵、鍋爐兵、洋槍兵、油漆兵、帆兵、木匠、鐵匠等等，這些士兵的專業技術工作都不是一般的農民所具備的。