5月2日，戈登率“洋槍隊”2800人再次進犯太倉，步兵在炮火掩護下，逐漸向城垣推進。太平軍經反複戰鬥，予敵重創後撤離太倉。這仗擊斃“洋槍隊”少校班農等20人，打傷“洋槍隊”官兵142人。6月1日，侵略軍出動炮兵600人，“洋槍隊”2500人，侵占了鄰近太倉的昆山。7月29日，侵略軍攻陷吳江。這樣，太平天國蘇福省的省會蘇州就暴露在敵軍麵前。
從11月下旬起，揭開了蘇州城防戰序幕。戈登率“洋槍隊”5000餘人，夥同清軍對蘇州城實施包圍。麵對太平軍的堅固工事，戈登決定於27日晚進行偷襲。“洋槍隊”的士兵都分發白頭巾，以便在黑暗中能夠互相辨認。當突擊隊爬進胸牆時，太平軍突然開火，“洋槍隊”陷入太平軍的火網，頓時片混亂。戈登見太平軍已有防備，急令部隊退卻，將大批傷亡士兵遺棄在戰場，至少有200多官兵被打死打傷。戈登惱羞成怒，於29日晨又以重炮猛轟該地太平軍石壘。在這次進攻中，太平軍切斷了戈登的退路，差點把他捉住。這天，“洋槍隊”又遭慘重傷亡，至少有9名尉級軍官被打死。在太平軍的打擊下，“洋槍隊”的進犯次次被粉碎。孰料正在這緊急關頭，太平軍內部些將領卻悲觀失望，貪生怕死，背著主將譚紹光，秘密準備獻城投降。12月4日，太平軍蘇州守將郜雲寬、汪安鈞、周文嘉等人在會議廳將譚紹光刺死，向反動派投降。這樣，蘇州城就不戰而陷了。叛徒們滿以為可以賣主求榮，結果在兩天之後，這8名叛將統統被江蘇巡撫李鴻章殺死，落得個身敗名裂的可恥下場。
在太平天國蘇南戰場反擊侵略軍之時，太平軍還深入敵後展開反擊作戰。1864年3月下旬，江陰華墅之戰是其中最著名的役。31日，戈登率“洋槍隊”兩個步兵團和個炮兵連在無錫、江陰地區尋找太平軍決戰。他發現太平軍主力集結於江陰華墅。即率隊乘坐船隻，分路逼近太平軍陣地，卻不見太平軍蹤影。正在彷徨之際，太平軍實施突襲，擊毀了“洋槍隊”的運載船隻。太平軍還乘“洋槍隊”步兵分散出擊之機，居高臨下，從鄰近的山丘上呼嘯而下，騎兵也從隱蔽地衝殺出來，手持大刀，左右衝殺，把“洋槍隊”團團圍住，附近農民也用鋤頭、木棍協助太平軍攔擊逃跑之敵。這仗，800名“洋槍隊”全軍覆沒。戈登帶了少數士卒，倉皇逃竄，才免死。據外人記載，“這是戈登生平所遭遇到的傷亡最為慘重的次戰役。”經這次慘敗，“洋槍隊”士氣低落，被迫整頓。
1864年4、5月間展開的常州之戰是太平軍與“洋槍隊”最後次交鋒。4月中旬，戈登統率步兵、炮兵共3000人，作為攻打常州的先鋒。太平軍守將陳坤書率8000子弟堅守常州城。24日，常州保衛戰在隆隆炮聲中拉開戰幕。此戰曆時半月，陳坤書死亡。
在悲壯的常州保衛戰中，太平軍8000將士浴血苦戰，壯懷激烈，可歌可泣，予“洋槍隊”以重創。戈登自己也承認：“常州太平軍是支最能拚死作戰的隊伍”，“洋槍隊”的100名軍官中有48人死傷，3500名兵士傷亡半。
至此，太平軍在蘇南的基地喪失殆盡。
天京的陷落從1862年11月底天京會戰失敗後，天京仍被圍困，洪秀全在12月製定了“進北攻南”計劃，命令李秀成率軍渡江北征，進軍皖鄂，迫使圍攻天京的湘軍回師救援上遊，以便乘機殲滅湘軍，解除天京之圍。1862年12月及次年2月，李秀成部分兩批渡江，在皖北帶作戰，由於該地被清軍和地主團練燒殺劫掠空，軍隊無衣無食，饑餓疲憊，“病者甚多，”而清軍隻采取“專守為穩，以逸待勞”的方針，故進展不大。1863年6月13日，湘軍攻陷雨花台，進逼天京城南，洪秀全急詔李秀成回救天京，於是李秀成在當月16日率軍東返，20日在江浦渡江時，遭到湘軍襲擊，損失慘重，回到天京時，隻剩下了1.5萬人。至1863年下半年，蘇南、浙江戰場已呈瓦解之勢，天京被包圍，僅有太平門、神策門尚與外界相通，形勢十分危急。李秀成在12月間向天王提出“讓城別走”的正確方案。
但此時洪秀全思想已經十分僵化，隻信上帝，固執死守，並派洪仁玕外出征糧調援，以解天京之圍。
1864年2月28日，湘軍攻陷了天保城。3月2日，曾國荃部進駐太平門和神策門外。從此天京完全被包圍，城中糧食斷絕。6月3日，洪秀全病死，長子洪天貴在6日繼位，是為幼天王。7月19日，敵人掘地道用火藥轟塌城牆，衝入城內，守軍高呼“弗留半片爛布與妖享用，”與敵人展開激烈巷戰。傍晚，天京陷落，湘軍入城後，大肆燒殺搶劫，繁華的京城頓成廢墟。
城陷後，李秀成保護幼天王從城牆缺口衝出，並把自己的戰馬換給幼天王，不幸被敵人衝散，在天京東南方山丁村被俘。他在敵人囚籠裏寫下了幾萬字的“自供”，提出了“收齊章程”10條。即“招降十要”。寫完後，即被曾國藩殺害於南京。李秀成是太平天國後期的主要將領和重要支柱，在曆次重大戰役以及開辟蘇浙根據地，反對外國侵略者的鬥爭中，均建立功勳，作出貢獻，但在最後生死關鍵時刻，卻在自己所寫的自供裏，不乏對清廷阿諛奉承和對天國自貶自汙之詞，尤其是要為曾國藩招降太平軍，“願收齊人眾，盡義對大清皇上，以酬舊日有罪愚民”。這不能不說是嚴重的失節行為，應是他生中的最大汙點。
幼天王突圍至安徽廣德，與洪仁玕會合，轉戰皖浙邊界，9月下旬進入江西，10月間兵敗被俘，11月先後被殺害。洪仁玕慷慨就義時，吟詩明誌，其最後句為：“臨終有語，言之心欣慰，天國雖傾滅，他日必複生。”表現了個革命者對革命必勝的堅強信念和堅貞不移的崇高氣節。
洋務運動的興起第次鴉片戰爭結束之後不久，由於清朝統治者用領土、主權以及係列經濟、貿易特權暫時滿足了外國侵略者的要求，國內的農民戰爭也進入低潮，因而呈現了暫時相對“穩定”的局麵，也就是所謂“中外和好”的“和局”。但是在清朝統治集團中，些頭腦比較清醒的當權者，如曾國藩、李鴻章、左宗棠以及在中樞掌握大權的恭親王奕訁斤等人，並沒因為這種“和局”的出現而減少他們對清朝統治的危機感。曾、李、左諸人都因為鎮壓太平天國為清朝立了殊勳，他們在外國侵略者對太平天國的“華洋會剿”中，親眼看到了西方侵略者船堅炮利的“長技”，從而預感到種潛在的長遠威脅。因此，當第次鴉片戰爭剛結束，曾國藩就提出：“此次款議雖成，中國豈可日忘備？……目前資夷力以助剿濟運，得紓時之憂，將來師夷智以造炮製船，尤可期永遠之利。”1861年8月，他又強調購買外洋船炮為“今日救時之第要務”，並且提出“輪船之速，洋炮之遠，在英法則誇其獨有，在中華則罕於所見”。從而主張在購買之後，“訪募覃思之士，智巧之匠，始而演之，繼而試造，不過年，火輪船必為中外官民通行之物，可以剿發逆，可以勤遠略”。他的這個主張得到了奕訁斤的讚賞，認為是“深思遠慮之論”。在奕訁斤的支持下，曾國藩在1861年攻下安慶後，即設立安慶內軍械所，試造槍炮彈藥。雖因采用手工生產，效果不顯，但是卻任用了批近代早期的著名科技人才，如李善蘭、徐壽、華蘅芳等人。另個洋務的熱心倡導者李鴻章，1862年率領淮軍到達上海與英、法侵略軍和華爾的“常勝軍”向太平軍進攻時，親眼看到外國軍隊的“落地開花炸彈”，讚不絕口，視為“神技”。他在給曾國藩的信中表示“深以中國軍器遠遜外洋為恥”；又說：“中國文武製度，事事遠出西人之上，獨火器不能及。”對此他感到憂慮，憤憤而言：“外國利器強兵，百倍中國，內則狎處輦轂之下，外則布滿江湖之間”，“外國猖獗至此，不亟亟焉求富強，中國將何以自立耶？”此類議論，在左宗棠、沈葆楨、丁日昌等人的言論中，也都有程度不同的表現。
麵臨中國“數千年來未有之變局”，曾、李、左等人看到中國在武器裝備和科學技術方麵大大落後於西方，他們繼承鴉片戰爭時期“經世派”代表人物魏源提出的“師夷長技”的思想，並且極力把這思想主張付諸實踐。他們“師夷長技”的目的，是為了鎮壓太平天國，維持清朝的統治；是在與外國侵略者保持“和好”的條件下，徐圖自強，免遭淪胥。奕訁斤是清朝統治集團中最先倡導洋務的首領，他處理“內亂”和“外患”時的方針是：“就今日之勢論之，發撚交乘，心腹之患也。俄國壤地相接，有蠶食上國之誌，肘腋之患也。英國誌在通商，暴虐無人理，不為限製則無以自立，肢體之患也。故滅發撚為先，治俄次之，治英又次之。”在內政方麵，則認為“探源之策，在於自強，自強之術，必先練兵。現在國威未振，亟宜力圖振興，使順可以相安，逆則可有備，以期經久無患。”總起來說，就是“講求洋器”，平定叛亂，自立自強，抵禦外患。而其重點則在購船、造炮、練兵等軍事方麵。這時期，對洋務宗旨說得最完整、最透徹的是馮桂芬。他在1861年寫成的《校邠廬抗議》係列政論中，明確提出“采西學”、“製洋器”的主張。他痛感中國“人無棄才不如夷，地無遺利不如夷，君民不隔不如夷，名實必符不如夷”。因此，對西方國家要“始則師而法之，繼則比而齊之，終則駕而上之，自強之道，實在乎是”。他的洋務指導思想是“以中國之倫常名教為原本，輔以諸國富強之術”。這個指導思想，不僅成為興辦洋務的綱領，也成來後來流行時的所謂“中學為體，西學為用”理論的濫觴。
19世紀60年代初期，在清朝統治集團部分當權人物和某些開明的士大夫中間，盡管在師法西方以求自強的認識上還有某些差異，但是已經開始形成種政治主張和時代思潮。主張舉辦洋務的倡導者，在清朝中央政府有恭親王奕訁斤和軍機大臣文祥、桂良，地方大吏有曾國藩、左宗棠、李鴻章、沈葆楨、丁日昌、郭嵩燾等。在他們的周圍又有批比較了解國內國外形勢，希望通過興辦洋務達到富國強兵的官僚和開明人士。這些洋務運動的倡導者們，在鎮壓平太天國的戰爭中和在與外國侵略者的直接交涉中，都為保住清朝統治立下了“汗馬功勞”，而且手握中央和地方的軍政、經濟實權。由於他們在興辦洋務的問題上，思想主張基本致，於是就在清朝統治集團內部形成了個勢力相當強大的政治派別，習慣上被稱為洋務派。而洋務派經形成，曆時30多年的洋務運動也就隨之興起。
中國民族資本主義工商業的產生在洋務派創辦官督商辦企業的同時，中國社會還出現了些商辦企業。這是近代中國民族資本工商業的發端，也是中國社會經濟發生重大變化的個標誌。這些商辦企業主要是由些官僚、地主、買辦和商人投資而來的，也還有些是從原來的舊式手工業工場、作坊開始采用機器生產轉化而來的。自1869年至1894年，商辦企業隻有50多個，資本共有500餘萬元。雖然數量很少，實力甚微，但它卻是種新生的社會經濟力量。其中比較重要的有：
1869年在上海成立的發昌機器廠，是由鐵匠作坊主方舉讚開始采用車床而出現的。它的主要生產業務是為外商船廠製造配修零件。由於沿海和長江航運興起，它的業務發展也比較迅速，到1877年，已能生產輪船機器和車床、汽錘等機器產品。80年代，它還兼營進口金，成為當時上海民族機器工業企業中規模最大的家。
1872年，華僑商人陳啟源在廣東南海縣設立第家繼昌隆機器絲廠，以蒸汽機為動力，雇用工人百人，產線精美，行銷國外。兩年之後，南海又建立了4家繅絲廠，至80年代初增至11家，共有繅車2400架，每年產絲1200包。到90年代，順德縣的絲廠也很快發展起來，絲廠多達35家。
1878年，輪船招商局會朱其昂在天津設立貽來牟機器磨坊，雇用工人10餘人，用機器生產麵粉，“麵色純白，與用牛磨者迥不相同”，打破了傳統手工業磨麵的舊式生產方式。
1879年，汕頭的家豆餅廠開始用機器榨油和壓製豆餅，第年每日生產豆餅200塊，次年增至300塊，1881年又增至400塊。1883年又增設廠，日產豆餅600塊，大大提高了生產效率。豆餅所用原料大豆，均從華北購進，製成品則在本地和台灣市場銷售。
1881年，黃佐卿在上海設立公和永繅絲廠，資本10萬兩，絲車100部，次年投產。
開始數年，營業不佳。1887年後，生產逐漸發展，絲車增至900部。此後，上海繅絲業日益興起，至1894年已有絲廠5家，其中最大的坤記絲廠資本為20萬兩。
1882年，徐鴻複、徐潤等在上海設立同文書局，購置石印機20台，雇用職工500人，先後翻印《十史》、《古今圖書集成》等重要古籍。1893年，該局不幸失火，損失頗重，但因事先投了火災保險，得到賠償，倉庫、宿舍亦未殃及。後來由於積壓資金過多，遂於1893年停辦。
1886年，官紳楊宗濂、買辦吳懋鼎、淮軍將領周盛波等在天津合資設立“自來火公司”（火柴廠），資本1.8萬兩。1891年投產不久，即發生火災，廠房被焚。後來又公開招股，資本增至4.5萬兩，由吳懋鼎任總辦，聘請英、俄商人購辦機器，並幫同管理帳目，但洋商並不參股。火柴多行銷於河南等地。
1887年，買辦商人嚴信厚在寧波設立通久源軋花廠，資本5萬兩，購置日本生產的蒸汽發動機和鍋爐，另有40台新式軋花機，雇用工人百人。1891年，該廠出售軋成棉花3萬擔。
1890年，上海商人設立燮昌火柴公司，資本5萬兩，生產木梗火柴，所需化學原料從歐洲購買，木梗、箱材等使用日貨，每日生產硫磺火柴20餘箱，但質量較差。產品多銷售於江西、安徽等內地省份。
此外，在上海、廣州、北京等地還有少數小規模的商辦企業，有些忽開忽停，舉步艱難。
中國無產階級和民族資產階級的產生伴隨著中國資本主義的發生和發展，中國社會階級構成和階級關係也開始發生新的變化。盡管中國資本主義發生和發展的道路艱難曲折，但是中國的資產階級和無產階級還是不可避免地產生了。這是中國社會前所未有的的兩個新的階級力量，它經產生，就必然要在中國社會政治、經濟和思想文化等各個領域引起新的變化。
中國近代第代產業工人，最早是通商口岸的碼頭工人和各國輪船雇用的中國海員。由於外國資本相繼在中國開設工廠，興建各種建築工程，中國產業工人的隊伍也隨之擴大。隨後在洋務派興辦的軍事工業和中國民族近代企業中，工人的人數也日漸增加。至1894年，除了碼頭工人缺乏統計數字之外，產業工人共有10萬人左右。在約10萬工人中，外國資本企業中的工人約占35%；洋務派經營的軍事工業和民用工業的工人約占37%；民族資本經營的企業的工人約占28%。半殖民地半封建社會中國無產階級的發生和發展，不但是伴隨著中國民族資產階級的發生和發展而來，而且是伴隨著帝國主義在中國直接地經營企業而來。因此，從產生的時間上說，中國無產階級要比中國民族資產階級早了近30年。而中國近代工業大部分不是從工場手工業發展起來的，因此，中國無產階級的前身也主要不是由工場手工業工人轉化而來，而是破產的農民和家庭手工業者。早期的中國工人階級人數很少，深受帝國主義、封建主義和資產階級的殘酷壓迫和剝削，雖然在20世紀20年代以前幾年，還沒有登上政治舞台，但它卻是個最有希望、最有前途的革命階級力量和政治力量。
中國的民族資產階級有兩個來源，是由那些投資於官督商辦、官商合辦及商辦企業的官僚、地主、買辦和商人轉化而來；另個來源則是由那些采用機器生產的手工工場主轉變而來。這兩部分人，形成中國早期的民族資產階級。
民族資產階級可以分為兩個不同的階層，即上層和中下層。民族資產階級上層的代表人物，大都擁有規模較大的企業，經濟力量比較雄厚。他們與外國資本和國內封建勢力的聯係比較密切。其中不少人都在清政府的些機構中取得定的官職頭銜，或者在農村占有相當數量的土地，具有亦官亦商或紳商兼備的多重身份。例如，1887年創辦寧波通久源紗廠等企業的嚴信厚，1891年在上海創辦華新紡織新局的唐鬆岩，在天津創辦自來火公司的楊宗濂，1881年在上海創辦人公和永絲廠的黃佐卿等等，就是早期民族資產階級上層的代表性人物。民族資產階級的中下層所辦的企業，般規模都比較小，資金也較少，有的則是由手工工場發展起來的。這些企業雖然也采用機器生產，但大都機器設備陳舊落後，經營狀況也遠遠不如資產階級上層所辦的企業。他們不但得不到外國資本和本國封建官僚勢力的幫助和扶植，而且還經常受到排擠和打擊。
因此，他們與外國資本主義和國內封建勢力的矛盾比上層較大，聯係比上層為少。盡管他們也想讓自己的企業得到發展，但是卻很少有這種可能和條件。早期的中國民族資產階級雖然有其先天性的許多不足，但他們畢竟代表了當時先進生產力的分向，他們已經成為支引人注目的新興的經濟力量，並且必然要成為新的政治力量。
民族資產階級又是個帶有兩重性的階級。它方麵受到外國資本帝國主義和本國封建主義的壓迫，具有反對外國侵略和反對封建壓迫的要求，希望中國能夠獨立富強，為民族資本主義的順利發展提供條件。另方麵，它又同外國資本主義和國內封建勢力保持著千絲萬縷的聯係，缺乏徹底反侵略、反封建壓迫的堅決性。半殖民地半封建社會的中國民族資產階級，既帶有其曆史的進步性和定程度的革命性，同時又帶有先天的較弱性和動搖性。
中國無產階級和資產階級的產生，在定意義上說都是外國資本主義侵略和洋務運動的產物。而這兩個新的社會階級的產生，結果又導致對外國資本主義侵略的反抗和對洋務運動的否定。中國近代曆史的發展，沒有按照外國資本主義侵略者的意圖行進，洋務派“求強”、“求富”的主觀意圖也沒有實現。新的階級將要開辟新的社會道路。
組建北洋海軍1866年，清政府采納了閩浙總督左宗棠的建議，設局製造輪船，以整頓水師。清政府的第個軍用工業大廠——江南製造總局，和左宗棠在福州創辦的福州船政局，開始不惜工本，仿照西方國家，製造兵船。先後造成“惠吉”“測海”、“操江”、“威靖”、“萬年青”、“湄雲”、“福星”、“伏波”等兵船，耗費了大量的金錢。雖有人指責“糜費太重”，也沒停止。1875年，清政府批準由海關稅中每年提取400萬兩，作為經費，計劃十年之內建成南洋、北洋、粵洋支海軍。後來，又把這筆經費集中籌建北洋海軍。
淮係軍閥李鴻章，當時擔任直隸總督的重要職務，又抓到海軍籌建權。他在天津設立水師營務處，負責海軍籌建事務，又派了批留學生，到英國、法國等學習海軍技術和軍事。他成立水師學堂，任命嚴複為總教習，訓練海軍軍官。並且，花了巨款購買英國8隻蚊子船，不到兩年，船底的鋼板鏽蝕，機器鬆損，就不能繼續使用了。隻好再用高價購買德國的鐵甲艦。
1881年，李鴻章委派陸軍提督丁汝昌統領北洋海軍。1884年，中法戰爭爆發，李鴻章為保存個人實力，不派船支援福建海軍，使之全軍覆滅。1885年，李鴻章向德國定購的“定遠”、“鎮遠”等艦開到中國，成為北洋海軍的主力艦。這年10月，清政府正式設立海軍衙門。醇親王奕亻奚任總理海軍大臣，慶郡王奕劻與李鴻章任會辦，都統善慶和兵部右侍郎曾紀澤為幫辦。實際上，海軍大權仍在李鴻章人之手。1886年，李鴻章開始建旅順船塢、旅順炮台和威海衛炮台。到1888年，北洋海軍擁有軍艦22艘。李鴻章檢閱了北洋海軍後，得意忘形，認為“但就渤海門戶而論，已有深固不搖之勢”。
北洋海軍雖然照例每年由政府撥400萬兩經費，但從1885年後，再也沒有買船。
有2000萬兩海軍經費被西太後挪用，興建頤和園去了。
1894年甲午中日戰爭爆發。李鴻章苦心經營30多年的北洋海軍，經黃海戰，全軍覆沒。清政府的洋務運動也就此宣告破產。
京師同文館的設立鹹豐十年（1861年），清政府設立了總理各國事務衙門（簡稱總理衙門），負責對外事務。次年，鹹豐皇帝準總理衙門大臣奕訁斤的奏請，設立京師同文館，作為附屬於總理衙門的所外國語學校，培養對外人員。是年5月，京師同文館在北京正式開辦，設英文、法文、俄文館，規定招收學生10人，最多不超過24人。隻招收14歲以下的旗子弟，由總理衙門考察錄取，依次傳補。第年，變通章程，改為每館招收10人。同治年（1866年），總理衙門又奏請皇帝，要增設天文、算學科目，聘請洋人來教習，理由是“洋人製造機器、火器等件，以及行船、行軍，無不自天文、算學中來。”於是陸續增設了算學（包括天文）、化學、格致（包括力學、水學、聲學、氣學、火學、光學、電學）、醫學館。
錄取學生的方法也相應變動。規定由京內外各衙門保舉30歲以下的翰林院庶吉士、編修、檢討及品以下由進士出身的官員，或舉人、貢士等未仕人員，最後由總理衙門考取入學。同時規定“年考列到高等者，按升階優保班次，以示鼓勵。”學生的生活待遇從優，先是每月每人給膏火銀3兩，後改為每人每月薪水銀10兩，並供給飯食。
同文館設立之初遭到清政府內極端守舊派人士的反對。
監察禦史張盛藻認為強盛中國的辦法依舊是堯舜之道，隻有通過精讀孔孟之書，明體達用，才能使國家規模宏大，所以他極力反對向洋人學習製造輪船、洋槍技術，主張朝廷命官定要用科甲正途者。接著，大學士倭仁也不斷提出“立國之道當以禮義人心為本，未有專恃術數而能起衰振弱者。天文、算學隻為末議，即不講習，於國家大計亦無所損。”從此，守舊派與洋務派在同文館的設立上發生了激烈爭論。倭仁在當時聲望在學界很高，是理學權威，他出來反對，響應者頗多，這樣，京師同文館雖然設立了講習天文、算學等自然科學的科目，但投考的人卻寥寥無幾。
同治十年（1874年），總理衙門提出條“緊急機宜”，發給各省總督、巡撫籌議。
以李鴻章為首的實力派大肆倡導，辦洋務已成為種時尚，於是同文館也隨之逐步興盛起來。在此之前曾增設了德文館。這以後又增設了東文館。光緒十年（1887年）規定學生增加到120人。光緒十年（1895年）改學製3年為8年，分前館5年，後館3年。課程包括漢文、外文、天文、算學、物理、化學、世界史地和萬國公法等科目。此外設有為教學服務的化學實驗室、物理實驗室和博物館、天文台等。在此之前，還於同治十年（1873年）設立了印書處，有中體和羅馬體活字4套，手搖機7部，承印同文館和總理衙門所翻譯的數、理、化、醫學曆史等書籍和文件等。
同文館設管理大臣、由總理大臣委派，初由1人擔任，以後時有由2人擔任，負責主持管理同文館事務。其下設提調1人，幫助調2人，負責安排課程及督察學生勤惰之事，同文館的教課人員有總教習人，洋教習若幹人，還有漢教習和漢文教習3人。總教習多由外國人擔任。同文館的經費、人事等方麵多為總稅務司英國人赫德所控製。
同文館先後聘請了外國傳教士包爾騰、傅蘭雅、丁韙良等擔任教習或總教習，其中由赫德提名的總教習美國傳教士丁韙良總管校務近30年。按規定，同文館不允許傳播西方宗教，但實際上洋教習們總是借機進行傳播。
光緒十年初（1902年），京師同文館並入京師大學堂，改稱“譯學館”，內設英、俄、法、德、日國語文科目。
創辦新式學堂和派遣留學生“洋務”本來就是與西方近代軍事、工業、技術、外交等各方麵有關的事務，也是學習西方近代國防、經濟、技術各項事務的措施。要興辦洋務，就需要通曉洋務的人才，而傳統的舊式教育體製和教育內容，都無法滿足洋務事業的需要，因而興辦新的教育事業，培養洋務人才，就成為洋務運動的項重要措施。
從1862年奕訁斤奏請創辦北京同文館和1863年李鴻章在上海創辦廣方言館培養外語翻譯人才，到1894年在煙台創辦煙台海軍學堂，30年多間，洋務派共創辦新式學堂24所，其中培養各種外語人才的有7所；培養工程、兵器製造、輪船駕駛等人才的有11所；培養電報、通訊人才的有3所；培養陸軍、礦務、軍醫人才的各有1所。由於當時科舉製度尚未廢除，舊的教育製度基本未變，這些新式學堂又缺乏足夠的師資和經費、設備，學生人數並不很多，但畢竟打破了舊式教育和科舉製度的統天下，培養了批近代科技軍事人才和知識分子，並且在文化教育方麵起到開通風氣的作用。
在興辦新式學堂的同時和稍後，有的官員還主張向外國派遣留學生，但直擱置未辦。到了1868年，經蒲安臣之手簽訂的《中美續增條約》，才明確為中國學生赴美留學提供了條約依據。同年，早年赴美畢業於耶魯大學的容閎，抱著“教育救國”的誌願，向江蘇巡撫丁日昌提出了派學生出國留學的計劃。1870年，經曾國藩同意並向清廷奏準，派江南製造局、上海廣方言館總辦陳蘭彬為留美學生委員（監督）、容閎為副委員（副監督），又經與李鴻章磋商之後，製訂了《挑選幼童前赴泰西肄業章程》12條。1872年8月，第批30名幼童乘輪船離上海赴美。1873、1874、1875年，每年又各派30名。這批幼童赴美入學之後，成績優良，品行端正，深得美國社會人士讚許。但陳蘭彬、區諤良、容增祥、吳嘉善等與留美學生屢生衝突，並且也同容閎不能合作，於是以留學生“拋荒中學”、“多半入耶穌教”、沾染“外洋風俗，流弊多端”等為由，建議總理衙門逐漸將留學生撤回。結果，總理衙門定議“將出洋學生律調回”。1881年，94名中國留美學生分批回國。在回國的94人中，隻有兩人獲得學士學位，其中人就是著名的傑出鐵路工程師詹天佑。
就在第批留學生赴美之後第年（1873年），總理福州船政大臣沈葆楨也正式向清政府奏請派遣船政學堂優秀學生出洋留學。他建議派學堂的優秀學生赴法國留學，“深究其造船之方，及其推陳出新之理”；派後學堂中的優秀學生，赴英國深造，“深究其駛船之方，及其練兵製勝之理”。清政府批準了沈葆楨的建議。1874年，他又提出了實施方案，並設計了留法、留英學生的學習大綱。1877年春，議定了《選派船政生徒出洋肄業章程》十條。同年3月，華監督李鳳苞、洋監督日意格帶同隨員馬建忠、文案陳季同、翻譯羅豐祿和學生、藝徒前後共35人出洋。其中留英學生12名，除1人因病先期回國外，其餘11名均取得優良成績，劉步蟾、林泰曾、蔣超英、方伯謙、林永生、葉祖珪、薩鎮冰、嚴複等，都是這批留英學生中的佼佼者。在14名留法學生中，除1名病故外，其餘都取得能勝任總工程師的文憑，其中魏瀚、陳兆翱尤為成績突出。而嚴複在甲午戰爭之後，則成為著名的近代啟蒙思想家。1879年經李鴻章奏請，於1881年又派出留歐學生8名，其中留法5名，留英2名，留德1名。1886年又派出第批船政出洋學生34名，其中包括天津水師學堂優秀學生劉冠雄等10名。20名留英學習海軍，14名留法學習造船、建築、法律等。這批留學生，經年努力學習，也都以優異成績學成歸國。學習海軍的留學生許多都成為北洋水師的指揮骨幹，在參加甲午中日黃海大戰的12艘北洋水師戰艦的重要指揮官中，就有半數是首屆船政留學生。
翻譯西書和創辦報刊洋務既然是西方的近代事物，興辦洋務就需要介紹西方近代的科學文化知識。但是在同文館和廣方言館等建立以前，除了西方傳教士向中國介紹過些西方科學文化知識外，中國人通曉外國語言文字的人極少，而對西方近代科學文化也十分陌生，甚至格格不入。因此翻譯西書，就成為興辦洋務事業不可缺少的項工作。北京同文館、上海廣方言館，特別是江南製造總局附設的翻譯館，成為洋務運動期間主要的譯書機構。
譯書是同文館的重要活動之。1888年以前，該館師生共譯輯各種書籍22種，包括法學（如《萬國公法》、《公法便》、《公法會通》、《法國律例》、《新加坡律例》等），經濟學（如《富國策》），外國曆史（如《俄國史略》、《各國史略等》），物理學（如《格物入門》、《格物測算》等），化學（如《化學指南》、《化學闡原》等），數學（如《算學課藝》），天文學（如《天文發軔》），生理學（如《全體通考》），外交知識（如《星軺指掌》），外國語文（如《英文舉隅》、《漢德字彙》等），曆法（1877年——1879年《中西合曆》）。這些書籍為教材性質，也可以說是些“西學”的入門書。
上海廣方言館也培養了些外語翻譯人才，而翻譯西書成績最顯著的是江南製造總局的翻譯館。據英人傅蘭雅《江南製造總局翻譯西方事略》記載，從1871年到1880年，已刊印譯書98種，235冊。譯成未印者45種，140餘冊，尚有13種未全部譯完。在已刊和未刊的譯書中，絕大多數為自然科學書籍。這些“西學”書籍的翻譯出版，雖然數量有限，內容淺近，但對當時中國知識界來說，卻是種新知識和新學問。後來許多投入維新變法的骨幹人物，大多都是從這些譯書中受到啟發和影響。它對近代中國思想文化演變所起的作用，遠遠超出這些譯書本身的價值。
在自然科學技術的譯述和介紹中，李善蘭、華蘅芳、徐壽等做出了很大的貢獻。李善蘭（1810—1882年），字壬叔，浙江海寧縣人，對數學造詣頗深。他翻譯了《幾何原本》後卷、《代數學》、《重學》等數學、物理方麵的書籍。所著《則古昔齋算學十種》，其中《方圓闡幽》已獨立地達到了微積分的初步概念。華衡芳（1833——1902年），字若汀，江蘇金匱縣（今無錫市）人，翻譯了代數、角、微積分、概率論等書，共60多卷。著有《行素軒算稿》6種，共23卷。徐壽（1818——1884年），字雪村，江蘇無錫縣人，研究物理、化學和機械製造。他同華衡芳等編譯了這幾方麵的科學著作，數量很大，刊行的有13種，其中《化學鑒原》和《西藝知新》兩書較為著名，對中國近代化學的發展起了先導作用。
與翻譯西書同時，創辦報刊也是洋務運動期間產生的種重要的文化事業。中國近代最早的報刊是由外國創辦的。其後伍廷芳雖然在1858年創辦了《中外新報》，但因為刊行於香港，對內地影響不大。隨著洋務運動的興起，作為近代社會信息傳播工具的報刊，也開始在中國出現。1872年在廣州創辦了《羊城采新實錄》，1873年在漢口創刊了《昭文新報》，1874年在上海創辦了《彙錄》，1876年又在上海創了《新報》。這些由中國人辦的近代早期的報紙，雖然不可能與外國人辦的《申報》、《新聞報》相抗衡，但它們畢竟是中國人自己創辦的新聞事業。隨著時代的變化，近代報刊對政治、經濟和文化各方麵所起的作用也越來越大，後來的維新變法和資產階級革命運動，都把創辦報紙雜誌作為最主要的宣傳工具。
早期改良思潮從19世紀70年代至90年代初，隨著中國近代民族工業的產生，原來的地主階級改革派要求變法和學習西方以抵禦侵略的思想，發展成為早期的資產階級改良思潮。
主要代表人物有：
王韜，字紫銓，號仲弢，江蘇長洲（吳縣）人。秀才出身，後屢試不中，離家赴上海受雇於英國教會主辦的墨海書館工作。曾因避清政府通緝，在英國領事庇護下逃往香港，後赴英、法、俄等國遊學，悉心研究西方富國強兵之道。同治十年（1874年）在香港創辦《循環日報》，自任主筆，評論時政，宣傳“變法自強”。著有《弢園文錄外編》、《弢園尺牘》等。
薛福成，字叔耘，號庸庵，江蘇無錫人。貢生出身。曾當曾國藩幕僚年，協助曾鎮壓過撚軍起義。後隨李鴻章辦外交。光緒年（1879年）著《籌洋芻議》，提出變法圖強的主張。光緒十年（1888年）擔任湖南按察使，次年出任駐英、法、比、意國公使，寫了大量文章和日記，不斷向國內介紹西歐國家的政治經濟情況。光緒十年（1894年）回國後，不久病逝。其著作經後人編為《庸庵全集》。
陳熾，字次亮，號瑤林館主，江西瑞金人。舉人出身，曆任戶部郎中、刑部章京、軍機處章京等職。曾遍曆沿海各埠及香港、澳門，留心“天下利病”，積極鑽研西方近代資產階級思想文化，光緒十年（1893年）發憤撰成《庸書》內外百篇。光緒十年（1896年）又發表《續富國策》。
馬建忠，字眉叔，江蘇丹徒（今鎮江）人。出生在個信奉天主教的商人家庭。少年在上海時，曾受到西方資本主義的影響。為探求中外“得失之故”，拋棄科舉道路，專門研究西學。光緒年（1876年）赴法留學，兼駐法使館翻譯，得博士學位。他掌握拉丁、希臘、英、法等文，閱讀了大量西方社會科學和自然科學書籍。回國後為李鴻章幕僚，累保道員。參與洋務活動。度擔任輪船招商局會辦、上海機器織布局總辦。晚年回家從事著述。其政治思想集中地反映在所著《適可齋紀言紀行》書。又著《馬氏文通》，亦是著名的語言學家。
鄭觀應，字正翔，號陶齋，廣東香山（今中山）人。17歲放棄科舉，到上海學商。曾在英商寶順洋行、太古輪船公司擔任買辦近20年，並投資輪船公司。捐資得道員銜。
同治元年（1862年）寫成《救時揭要》。同治十年（1871年）又改名《易言》刊行。光緒年（1880年）後，由李鴻章委派為上海機器織布局總辦，輪船招商局幫辦、總辦，上海電報局總辦等職。因受洋務派排斥和外國公司迫害，更注意研究時務。中法戰爭結束後，集中精力增補修改《易言》，光緒十年（1893年）定名《盛世危言》分卷出版；光緒十年（1895年）增訂新編十卷出版。
王韜與馮桂芬有過交往，思想受其影響。他看到“環而伺我者數十國”都是心腹之患，將來中國要弄到“國幾不國”的地步。表示“息尚存，尚思報國”。馬建忠淋漓盡致地揭露了外國侵略者的種種罪行：“其公使傲昵於京師，以陵我政府；其領事強梁於口岸，以抗我官長；其大小商賈盤踞於租界，以剝我工商；其諸色教士散布於腹地，以惑我子民。”鄭觀應在民族危機的刺激下，“夢寐不安，行愁坐歎”，“太息痛哭流涕”，“大聲疾呼，以期上下心，重見唐虞盛世”。薛福成主張通過修約取消外國侵略者強迫清政府簽訂的片麵最惠國待遇和領事裁判權。當聽說洋務派準備推薦英國人赫德管理中國海軍時，急忙上書李鴻章，說赫德為人“陰鷙而專利”，如再掌握兵權，就要“釀無窮之患”。
在中法戰爭期間，他擔任浙江紹台道，曾在鎮海親自參與擊退法艦之戰。此時，鄭觀應奉調赴粵會辦湘軍營務，曾隻身入暹羅（泰國）、金邊、西貢偵察敵情，在香港、廈門辦理援台抗法事宜，反對李鴻章在上海議和。陳熾在中日甲午戰爭後，麵對國勢危殆，更益堅其變法之誌。光緒十年，與康有為等在北京創強學會，擔任提調。光緒十年（1898年）戊戌變法失敗後，受到很大打擊，經常“高歌痛哭”。次年竟在家鄉憂憤中死去。
王韜建議“握利權”，使“中國之利權仍歸諸中國”。指責頑固派“動循古昔，不知變通”，認為“變古以通今者勢也”。批評“重農而輕商”，提出“商為國本”、“富強即治之本”。主張“行泰西之法”，必須“先富而後強”，應廣貿易、開煤礦、興鐵路、興織任、造輪船，大力發展新式商業。主張允許“民間自立公司”，興辦工礦交通事業。“官辦不如民辦”，要“令富民出其資，貧民殫其力”，以推行資本主義雇傭關係。早年曾反對“君民同治”，後來則轉而認為“惟君民共治”，主張實行君主立憲政體。晚年回上海主持格致書院，並任《申報》編纂主任，與丁日昌、盛宣懷等人交往甚密，對洋務活動既獻計又批評。
薛福成認為“天道數百年小變，數千年大變”，處今日之世，“壞大地萬裏，罔不通使互市，雖堯舜當之，終不能閉關獨治”。故應“以西人器數之學，以衛堯舜禹湯文武周孔之道”。他稱讚西方君主立憲製度，“無君主、民主偏重之弊，最為斟酌得中”，“英、德兩國之製頗稱盡善”。認為西方國家“以工商立國”，“工實居商之先”；而西人恃商為命脈，商“握民之綱”，又認為人口的迅速增加是造成人民貧困的原因，但歐洲人口密度更高，因“能浚其生財之源”雖人滿亦富。中國則要以導民生財和導民出洋，來解決人口問題。主張效法西方國家發展工商實業，作機器“殖財養民”，強調“工商業不振，則中國終不可以富，不可以強”。提倡私人集股成立公司，反對洋務派壟斷新式工業。提出“聖人正不諱言利”，“人人欲其私”等反映資產階級要求的論點。
陳熾認為西方國家的議院製度是“強兵富國”的根源，主張革命封建專製製度，實行資本主義議會製度，但又反對資產階級的自由、平等觀念，維護封建的“綱常”之說。