當時的撚軍為了戰略上的需要，分為東西兩支。因而西撚軍由張宗禹率領，挺進西北；東撚軍則由賴文光率領在中原活動。兩支撚軍成犄角之勢，目的在開辟新戰場，互相支援，分散清軍兵力。老奸巨滑的李鴻章針對撚軍的戰略戰術，製定了“劃河圈地”、“以靜製動”的戰略以限製撚軍的流動，同時采用各個擊破的方針，先集中兵力向東撚軍進攻。同治六年底，東撚軍被追迫在山東運河以東狹窄周旋，後來雖突破了淮軍包圍，但不久又被困於黃河以南、運河以東、六塘河以北與大海之間，陷入李鴻章的四麵包圍。使“以走製敵”的戰略戰術無法施展，因此屢屢受挫。同治七年一月賴文光被俘，不久在揚州慘遭殺害，東撚軍徹底失敗。東撚軍在遭到李鴻章包圍的時候，西撚軍為了解救東撚軍之圍，轉戰東來救援，在東撚軍失敗前夕，已到達直隸，誰知這卻正中了李鴻章的圈套，不久西撚軍又被李鴻章包圍在黃河以南、運河以東、徒駭河以北之間的狹長地帶。在重重的圍困之中，張宗禹走投無路，跳了徒駭河自殺，下落不明，西撚軍也被消滅了。
在不到兩年的時間之內，李鴻章殘酷剿殺了東西撚軍，因“功”被清政府賜加太子太保銜，並實授湖廣總督、協辦大學士。當年秋，李鴻章奉召進京覲見皇帝和太後，被加賞上了紫禁城內騎馬的榮譽。
李鴻章由一介儒生，靠鎮壓農民運動而青雲直上。同治九年曾國藩從直隸總督調任兩江總督，李鴻章接任直隸總督，十一月又兼任北洋大臣。此時，李鴻章的淮軍已發展到十來萬人，駐防在京畿、遼東、山東、兩江等地，幾至半個中國，支撐著腐朽不堪的清王朝。李鴻章在其高位上，穩穩當當地蹲了25年，這在清王朝的曆史上幾乎沒有任何一個先例。李鴻章成為清末最有影響力的封疆大吏、中堂、大人。
洋務首領功不可沒
同治元年（1862），李鴻章率淮軍到上海，署理江蘇巡撫兼通商大臣後，在上海與洋人展開了頻繁的接觸與聯合。
同治二年，李鴻章曾在鬆江設立彈藥廠，攻陷蘇州後，把彈藥廠遷到蘇州，改為洋炮局。同治四年，署理兩江總督時又搬到南京，成立金陵製造局，專門生產槍、炮、子彈、火藥，供應淮軍及本省各防營。李鴻章在此基礎上，搞了30多年洋務。在當時的地主階級統治成員中，以李鴻章為代表的洋務派是最主動學習外國科學技術的。在洋務派中，李鴻章辦的軍工企業最多，規模也最大，除金陵製造局外，還有江南製造總局，天津機器局。
同治四年，李鴻章購買了上海虹口的美商鐵廠，很快又並入原屬清政府的兩個小炮廠，設立了江南製造總局，若幹年後經過發展成為洋務派最大的軍工企業。這個兵工廠生產槍、炮、彈藥、水雷等武器，其設備是從美國進口，並雇請英、美、德等國技師。同治五年，由於廠址狹小，又從虹口遷到高昌廟。及後不斷擴充，先後建了汽爐、輪船、槍炮、彈藥、水雷、煉鋼等14個分廠和一個譯書局，人員最多時達幾萬人。在幾十年中，江南製造局製造了不少武器，譯書局也翻譯了一批國外科技圖書。在總局工作的中國工程技術人員徐壽、華衡芳等人，在數學、化學、機械等方麵都取得了很高的造詣。
李鴻章調直隸總督兼北洋大臣時，接手了天津機器局。他首先對原廠的人員進行調整，並做了擴充和整頓，換上了不少自己的親信，又從香港請來很多技術工人。該廠主要生產槍、炮、水雷、子彈、開花彈等，設備購自英國，這個廠的規模僅次於江南製造局。
由於軍事工業籌措經費困難，洋務派就廣開財源“求富”。他們辦起了許多民用工業。在民用企業中，又以李鴻章經手興辦的為多，有許多企業是他利用自己的地位在沒有得到清廷允準的條件下，擅自興辦起來的。
同治十一年，李鴻章在上海設輪船招商局，先後起用買辦出身而又諳熟技術管理的唐廷樞、徐潤、鄭觀應等人主持局務。以後他還在天津、漢口、廣州、香港等地設立分局。招商局的開辦，雖然目的在於擴大財源，但卻突破了外國勢力對中國航業的壟斷。開業的三年，招商局擠掉了外國輪船公司1300萬兩白銀的利潤的市場份額，迫使美國旗昌洋行退出競爭。
同治十三年，洋務派與頑固派繼同治六年有關同文館招生問題辯論後，再一次展開大辯論。爭論的中心問題是製造洋船洋器和籌備海防問題。總理衙門先提出“練兵、簡器、造船、等餉、用人、持久”六條措施。李鴻章是“六條”最有力的支持者與倡導者，他主張建立新式海軍，各省配備近代武器，用西法采煤、建鐵路，培養和選拔具有近代科學知識的人才；兩派經過一場激論鬥爭後，以李鴻章為代表的洋務的意見占了上風。當年李鴻章被授文華殿大學士。
光緒三年（1877），李鴻章設開平礦務局，開采直隸唐山地區的煤炭，光緒七年正式出煤，年產量三萬多噸。當年，在奕珓的暗中慫恿下，他先斬後奏修建唐山至骨各莊的鐵路。光緒十二年又向西延長到蘆台，長85公裏，光緒十三年，李鴻章在天津設置鐵路公司進行運營。第二年，李鴻章主持將鐵路由蘆台又向西延長至天津，光緒二十年，開灤煤礦年產量已發展到70萬噸，相當於現在的一個中型煤礦。這是洋務派所辦煤礦中最大和成果最好的一個。這個煤礦采用機器采煤，逐漸配備了鐵路、運河、專用碼頭及貨棧（ｚｈàｎ），在中國近代影響非常大。
另外，在工業、交通等方麵李鴻章又取得了一係列的成就。光緒五年李鴻章設天津電報局，在國內設七個分局，經過數年的努力，初步形成了能通達半個中國的電報網；光緒七年，在上海建立機器織布局，由鄭觀應負責，聘請美國人任教習，開中國人機器織布先河；光緒十四年，在黑龍江設漠河礦務局，在當地采金。年產量近兩萬兩。擠走了沙俄搶掠全國黃金的“采礦事務所”。
基於“自強”、“求富”的需要，李鴻章在引進“製器之器”創辦軍工企業、民用工業企業的同時，還試圖推進科舉改革，培養“製器之人”，即大批掌握科學技術知識的新式人才。在同治六年的辯論中，他主張科舉專設傳授和學習各種製造技術一科，單獨取士。雖未獲準實行，但他在自己所設的上海廣方言館中，不僅讓學生學外語，還開設了自然科學課程，這對中國傳統的教育無疑是一個突破。由此李鴻章大興新式學校，先後創辦了外國語學校、江南製造局附設機械學校、天津水師學堂、天津武備學堂、天津軍醫學堂、天津電報學校；他還主張向歐美的幾個國家派遣了少量留學生，這是中國派出留學生的先聲。通過這些新式學校和留學生，一大批中國近代知識分子和專業技術人才被培養出來。
在軍事上，李鴻章除用最先進的近代武器裝備自己的淮軍外，最令舉世矚目的是創辦了北洋海軍，這是李鴻章興辦洋務的主要目的。同治十年，李鴻章在天津大沽口添置新式炮台，當年又調江南和福州船廠的兩隻船到天津巡海。同治十三年丁日昌建議設北洋、東洋、南洋三支海軍，李鴻章予以堅決支持。光緒四年清政府決定先設北洋水師，以後再建東洋、南洋水師。年底，李鴻章向英國購買四條炮艦，報請由記名提督丁汝昌留北洋差遣，在天津設水師營務處，以道員馬建忠負責海軍日常事務。次年，命人設計出黃地藍龍紅珠的長方形海軍旗。光緒十一年，清政府正式設海軍衙門，由奕珓任總理大臣，李鴻章任會辦大臣，實權由李鴻章掌握。李鴻章憑借手中的權利幾年中添置了十餘艘新船。光緒十四年，北洋海軍正式成立。艦隊中有排水量達七千多噸的主力鐵甲艦定遠號、鎮遠號，還有各種巡洋艦、炮艦、練習艦、魚雷艇及各種雜差船隻近五十艘，力量在當時已經超過了日本。然而由於北洋海軍建軍以後，為籌備甲午年慈禧太後60大壽慶典，海軍經費大部分被挪用修建頤和園，艦隊沒辦法再加更換和擴充。而日本則針對中國的海軍水平，組建了新艦隊，在火力和速度等方麵，不久就超過了北洋艦隊。
光緒二十年中日甲午戰爭爆發，李鴻章苦心經營的淮軍一敗不可收拾，北洋艦隊也全軍覆沒，李鴻章洋務運動的軍事目的宣告破產，李鴻章權傾朝野的日子也宣告從此結束。然而李鴻章在創辦軍用、民用工業企業，發展教育、交通、通訊等領域開中國近代化的功勞，卻是不可磨滅的。