朝廷既已同意試辦造船，左宗棠也積極行動起來。船政局規模定下來了，他立即派人去歐洲采購機器和船槽，同時開辦“求是堂藝局”，選錄了一批優秀青年，學習英、法語及算學和畫法等。正當他興致勃勃地籌辦船政的時候，忽然朝廷降下一道諭旨，將他調任陝甘總督，去鎮壓甘肅省回民起義。他這時實在不願離開福州，而又不能違背聖旨。西北局勢確實也很危急，新疆已被外敵入侵；但船政局的事還必須料理，另外還有軍事、民政等方麵未了的事。於是他奏請暫緩幾個月再去西北。
首先要解決的問題是，他離福州後，船政局由誰來接辦呢？他看中了福建人沈葆楨（幼丹），他是林則徐的次女婿，曾國藩的門生，正丁憂在家，不肯出來作官。左宗棠親去他家中敦請三次，這才答應。二人對船政詳細商議後，左宗棠奏準清廷任命沈葆楨為船政大臣。船政已有頭緒後，左宗棠於是上奏，總結了籌辦船政經過，又一次著重說明造船的必要性。雖然自己即將離閩，造船則絕對不可半途而廢。他說：
“茲局之設，所重在學造西洋機器以成輪船，俾中國得轉相傳受，為永遠之利也。其事較雇買為難，其費較雇買為巨，……凡費宜惜，巨費尤宜惜，而顧於此者，竅謂海疆非此，兵不能強，民不能富。雇買僅濟一時之需，自造實擅無窮之利也。”
清朝廷倒很嘉賞左宗棠勇於負責不因離閩而推卸船政的精神，下諭表揚他，說： “創立船政，實為自強之計。若為浮言搖惑，則事何由成？左宗棠大臣謀國，所見遠大，自當堅定，以期有效也。”
左宗棠離福州後，在西北的十餘年中，戎馬倥傯，仍然十分關心數千裏之外的船政局。他所委托的沈葆楨是可靠的人，對船政盡心盡力，雖然也並不是一帆風順。接任閩浙總督的是一位頑固派吳棠，到任後就聲言：“船政未必能成功，成了又有什麼益處？”他處處與船政局和沈葆楨為難，由於沈葆楨堅持，左宗棠也上奏揭露吳棠的無理破壞，清廷重申了設廠造船是借此以轉弱為強，誌在必成，不能聽信一二浮言，產生動搖。不久將吳棠調走。
還有一個法國人美理登，任福建稅務局，他也來阻撓船廠建設，先是揚言造船不能成功，擺出帝國主義的腔調說：“要使中國人學會外國語，並懂得造船、造機器和駕駛技術，誠似夢中行為。”他還重彈赫德的老調：“造不如買。”阻撓未成，他又提出要將造船企業納入海關，歸他直接掌管，也許這就是他的本意，其後法國駐福州副領事巴士棟也來幹擾，但都被船政局和總理衙門予以拒絕，使造船工作按計劃順利進行。一個外國稅務司和副領事就能來幹預中國內政，也可見當時清政府的積弱和西方帝國主義者的氣焰。
同治八年（1869年）六月十日，第一艘國產輪船“萬年青”號下水了，排水量為1370噸，由中國舵工和水手駕駛。在岸邊觀看的千萬群眾看到輪船緩緩駛入海中，無不興高彩烈。據當時人記載說：“微波不興，江岸無聲，中外吹呼，詫為神助。”萬年青號一直航行到達天津，抵達碼頭時，中國人士“觀者如堵，詫為未有之奇。”
這是中國人製造的第一艘大輪船，過去中國人不敢想的事，外國人認為中國人做不到的事，現在終於做到了，無怪中外人士驚奇。顯然，造船成功使中國人學習西方科學技術的信心提高了一大步。 福建船政局還經常受幹撫，如同治十一年（1872年）內閣學士宋晉又以用款太巨建議暫行停辦，他的理由是，和外國已議和，不用再考慮海防了。清廷谘詢了曾國藩、左宗棠、沈葆楨等人的意見後，決定繼續製造。總計福州船政局從同治五年（1866年）開辦，到光緒三十三年（1907年）暫行停辦為止，一共製造了40艘船隻。最先造的4艘，輪機是從國外購的，以後都由船廠自造。前期的船都是木殼，馬力小（80至150馬力），時速低，載重隻有1000餘噸。後期的造船技術顯著提高，造出了2400匹馬力、載重2000餘噸的鋼甲鋼殼軍艦。後期日意格等洋員已經撤走，完全是由中國員工，包括求是堂藝局派出國留學歸來的學生自己製造的。所造大部分是兵船，也有少量商船。船的質量與從國外購來的相差無幾，受到中外人士的稱讚。英國水師軍官看到這些船，讚歎說：“若不是親眼看到，真不相信福建船廠能造出這些精致而巨大的船。”兩江總督劉坤一說“何必舍己求人，舍近圖遠。以後沿海沿江的兵船和商船都由福建船政局承辦好了。”李鴻章本來反對福建造船，後來也承認這些船確實“精堅合用”。
福州船政局還培養了一大批中國第一代優秀的造船人才和海軍軍官。求是堂藝局的學生和留學生魏翰、汪喬年、吳德章等在測算、製圖和造船技術等方麵，都有很高的造詣。後期由他們造成的船艦質量接近外國船隻。清政府本來沒有現代化海軍，從18世紀60年代開始，陸續從國外購進一些船隻，更主要依靠福州船廠提供了一批船，建成了北洋、南洋、廣東、福建等幾支水師，共有88艘軍艦，其中30艘是福州造的。光緒十四年（1888年）海軍正式建製，提督丁日昌以下的總兵、副將等7個要職中，有6個是求是堂藝局學生。在中法戰爭中，雖然由於清政府的妥協退讓政策，使馬尾海軍遭到突然襲擊，加之雙方力量懸殊，但是在極為不利的情況下，由船政局製造的船組成的福建水師還是英勇還擊，雖然犧牲重大，但也給法國侵略者以沉重打擊。
特別是在中日甲午海戰中，求是堂藝局學生作出了重大貢獻和英勇犧牲。當日本艦隊從半島海麵，對我國從朝鮮返航的艦隊發動突然襲擊時，旗艦“定遠號”中彈起火，管帶（艦長）劉步蟾在統領丁汝昌受重傷後，督陣指揮，以寡敵眾，使敵艦受重創。定遠號沉沒時，他也自殺。“致遠號”管帶鄧世昌表現最英勇，當“致遠”受重傷，彈藥用盡時，他命令開足馬力向日本快艦吉野號撞去，不幸中雷沉沒，全艦250人壯烈犧牲。“經遠號”管帶林永升，“超勇號”管帶黃建勳，“揚武號”管帶林履中都英勇奮戰，最後為國獻身。劉步蟾、鄧世昌、林永生等都是求是堂學生，管帶以下的大副、管輪等軍官中也有許多船政局學生，在作戰中表現英勇，臨死不屈，甲午海戰雖然由於清廷的妥協投降政策而慘敗，但海軍官兵們的堅決抵抗，給了敵人以教訓，並迫使日本艦隊首先退出戰場。求是堂藝局學生的愛國犧牲精神是值得大書特書的。 福州船政局在奠立中國的海軍基礎和在反對侵略、抵禦外侮方麵，都起了不可磨滅的作用。它所培養的海軍人才，不僅在當時，直到幾十年以後的民國時代，也還有深遠影響。這一時代的海軍將領大多是福建人和求是堂藝局學生，如曾在清末任海軍提督的海軍元老薩鎮冰。求是堂藝局還培養了幾位特殊人物，如傳播西方文化的啟蒙思想家嚴複，他翻譯過一些西方重要的社科書籍，如赫胥黎的《天演論》、亞當斯密的《原富》等；他還辦過報紙，對清末維新派產生了很大的影響。又如，詹天佑是一位傑出的工程專家，主持修造了京張鐵路，發明了火車車箱自動連結器。中國人很尊重並紀念這位工程界先驅者，他的銅像至今聳立在京張錢路旁的萬山叢中。
福州船政局於光緒三十三年（1907年）因“管理不善，經費支絀”而停辦，雖遭到各方麵、持別是福建人的反對，但是清政府已瀕臨崩潰前夕，無暇顧及。辛亥革命後，孫中山的國民政府恢複了船政局，改名“馬尾造船所”，但規模不大，建造的船也不多。
辛亥革命次年（1912年）四月十九日，孫中山乘輪由滬抵達羅星塔下的馬尾鎮，參觀了馬尾造船所，並向全所員工發表講話，說：“馬尾船政局締造艱難，成船不少，本可足為海軍根據。但在甲申（中法）、甲午（中日）兩戰中失敗，兵船損失殆盡。清政府無力補救，一蹶不振。現在民國光複，亟應興船政，擴海軍，使中國海軍與列強並駕齊驅，與於世界強國之鄰。”他還追述了年輕時的理想，他少年時原想投考馬尾船政學堂，學習海軍，以達強國的目的。不料中法戰爭發生，馬尾船政局被毀，他入海軍的願望未能實現，因而改習醫學。這次特意到馬尾船廠來看看，親曆其地，以償少年時代理想的夙願。也可見馬尾船政局在當時國人心中留下了巨大的影響，它促進了中國人強國富民的願望，特別是喚起了青少年的愛國主義精神。 孫中山的國民政府壽命不長，其後的北洋政府和國民黨政府相繼接管了馬尾造船所，同樣規模不大，造船不多，而且變換頻繁，經過幾次戰爭，船廠設備損失殆盡。直到中華人民共和國成立後，馬尾造船所再改為馬尾造船廠，才獲得新生。現在已擴建為有一定規模的造船企業，還建造了現代化碼頭。當然，它的產生和存在的意義不僅在於它的本身，而更在於推動了中國造船工業以至整個近代工業的發展。