此外，李鴻章主持的重要礦業還有山東峰縣煤礦，開辦於光緒六年（１８８０年）；熱河的四道溝銅礦，開辦於十三年（１８８７年）等。
光緒四年（１８７８年），禦史曹秉哲上《奏請仿用西法開采以利器用》，說到西方各國凡織布、造船、製軍械，都用機器，“故日臻富強”。同年，有一個候補道員彭汝琮向北洋大臣李鴻章和南洋大臣沈葆楨活動，請求允許他設立上海機器織布局。他還親自到保定見了李鴻章，詳細說明了辦廠計劃，得到李鴻章的同意。於是，他返回上海開始籌建。但他的名聲不好，沒能募足資金，而且他虛誇不實，以失敗告終。
光緒五年（１８７９年），李鴻章又於上海楊樹浦籌設機器織布局，派龔壽圖、鄭觀應、經元善等辦理。在鄭觀應起草的《上海機器織布局同人》稟帖中，他們向李鴻章要求說，擬招商集股為４０萬兩，而為使社會一般人對機器織布抱有信心，應該仿照輪船招商局的先例，撥給公款５萬兩，以使人們知道官方支持，才能“聞風愈思興起”。
光緒十四年（１８８８年）秋，在鄭觀應主持下，上海機器局正式成立。鄭觀應親自起草了《招商集股章程》發表於上海《申報》上，引起強烈反響。原擬招股的４０萬，一下子完成，竟收至５０萬兩，還有人購股，隻好“退還不收”了，原擬撥借的官款也不必領用了。李鴻章對於主事的鄭觀應等十分讚許。
鄭觀應請駐美副使容閎在美國的織布廠中，選聘一位有經驗有名望的紡織工程師到滬商辦。美國織布工匠丹科來滬後進行一番考察，決定攜帶中國棉花到英美各廠去試驗。織布局又派人去美國選購機器，並在美國研求織布利弊，以免受人欺蒙。
八年三月初六日（１８８２年４月２３日），李鴻章奏報織布局籌辦事宜。他認為古今國勢，必先富而後能強，必富民生，而國本乃可益固，亟應仿造洋布以分洋人之利。他說： 查進口洋貨以洋布為大宗，近年各口銷數至二千三百萬餘兩。洋布為日用所必需，其價又較土布為廉，民間爭相購用，而中國銀錢轉入外洋者，實已不少。……當經批準在上海設局試辦。……查泰西通例，凡新韌一廠，為國中未有者，例得畀以若幹年限，該局用機器織布，事屬韌舉，自應酌定十年以內，隻準華商附股搭辦，不準另行設局。
上海織布局設廠購機進行多年，但因資本不足，人事不協，以致資本虧損將盡。鄭觀應和經元善先後離開織布局。
光緒十四年（１８８８年）夏，織布局刊布新章，宣布原資本將盡，另招新股，一時輿論嘩然。李鴻章先後又派馬建忠、楊宗濂和楊宗瀚兄弟主持局務。
到光緒十六年（１８９０年），終於開始投產了；光緒十八年（1８９２年），每日夜能出布六百疋，銷路很好。本年生產了４０0碼棉布和１００萬磅棉紗，雇用了４０００名工人。次年開始發放股息，高達二分五厘，股民皆獲優厚利潤。李鴻章決定大規模擴充紡紗。他親自電告駐英公使薛福成，要他購辦新紗機１００部。先是說要每晝夜出紗５０包的，十多天後，他又電告要每晝夜出紗９０包的，而且“愈多愈妙”。還要配齊軋花、清花、梳花、和搖紗打包的全套機件。那種興奮之情，真是洋溢於電稿之間。
光緒十九年九月初十日（１８９３年１０月１９日），不幸的事情發生了。一場火災，把織布局廠房和存貨全部燒光。當大火燃燒時，織布局曾向英、法、美租界要求消防隊支援，遭到無情地拒絕。在第二天，外國人辦的《北華捷報》上有評論說，“織布局是屬於李鴻章和他的朋友們的。”由於他們對於外國人的進口設置一切可能的障礙，所以讓外國人來援救是不可能的。這些外國人對中國自辦機器織布局懷有的本能敵視，於此暴露無遺。
李鴻章在極其痛心之餘，派盛宣懷從天津前往上海，與已經在上海的聶緝規等處理善後，並另籌新廠。於十月二十六日（１２月３日），他向朝廷報告重整上海機器織布局： 惟查洋貨進口，以洋布、洋紗為大宗，光緒十八年洋布進口，值銀三千一百餘萬兩，洋棉紗進口，值銀二千一百餘萬兩；中國出口絲茶，價值不能相抵。……是以因勢利導，不得不用機器仿造。…應以在上海另行設機器紡織總局，籌集款項，官督商辦；以為提倡。……臣查津海關道盛宣懷，曆辦輪船招商局及各省電報局，著有成效，於商務洋務尚肯苦心講研求。……擬派令暫行赴滬，會同江海關道道員聶緝規商明前辦紳商，將局委為結束，截清界限，分籌資本，一麵規複原局，一麵設法擴充。
經盛氏兩三個月的整頓後，利用原址設立華盛紡織總廠，複集資本為１００萬兩。另在上海、寧波、鎮江等處設立大純、裕源、華新等１０個分廠。一位英國評論家在其所著《中國進步之標記》中說，盛宣懷隻用了１２個月時間就完成了火災之前十二年間的全部建廠工作。
當時的計劃很宏偉。計劃總廠要辦紗機７萬錠子，布機１５００張；各分廠辦紗機４００００錠子到２００００錠子，其中兼辦織布者，辦布機５００張至２００張不等。總共紗機為32萬錠子，布機為４０００張。李鴻章估計，再加上湖北張之洞所辦官紗廠，也有紗機８萬錠子，布機１０００張，中國的紡織能力就為紗機４０萬錠子，布機５０００張，約每日夜可以出紗１０００包，出布１００００疋，每年可得紗價銀１８００萬兩，布價銀７５０萬兩，差不多就可以供給當時中國市場的需求了。所以，他建議清政府給予專利權，十年內不準續添，以免壅滯。
同治二年（１８６３年）冬，淮軍攻克蘇州後，上海２７家英美法洋行的僑商聯名向李鴻章請求，要興造從上海到蘇州間的鐵路。他們告訴李鴻章，如果修成此路，清軍可以利用它調兵攻打太平軍。李鴻章函告總理衙門，得到的訓令是嚴加拒絕。”於是他答複外商說，如果此事確屬有利，應由中國自辦，不必由爾等代勞。
同治六年（１８６７年），在答複總理衙門關於預籌修約策略時，李鴻章說鐵路電線這兩件事均“大有利於彼，大有害於我”。而鐵路比電線更加有害。原因是外人將會更方便地進入中國，所以，他是為了國防安全而反對洋人開辦鐵路。
光緒元年（１８７５年）初，李鴻章進京叩謁同治帝梓宮時，也晉見了恭親王奕，極力向恭王陳說鐵路的利益，請先造清江至北京的鐵路。奕表示同意他的見解，但告訴他“天下無人敢主持”這樣破天荒的大事。李鴻章請他“乘間為兩宮言之”。奕對清廷的保守極為了解，告訴他：“兩宮亦不能定此大計”。李鴻章心涼了，發誓對修建鐵路的事“從此絕口不談矣”。
光緒二年正月二十日（１８７６年２月１４日），上海吳淞鐵路鋪軌四分之三，機車“導引”號開始行車，成為我國有史以來第一次行駛的火車。這條鐵路是上年開工。當時英商隻說修路，而沒有說修鐵路，采用的是蒙混過關的辦法。由於火車震動，引起上海道台馮俊光的注意。他對英國領事提出照會，引起中英交涉。這時，正好中國在交涉馬嘉理事件，遂將兩事並入一起討論。總理衙門征詢李鴻章意見。李鴻章主張買回自辦，英國漢文正使梅輝立也同意。但上海英商卻不同意，要求仍將鐵路交給英商怡和洋行經理。並派梅輝立去天津要求李鴻章出麵調停，向他提出十條草案。李鴻章認為這是“以英官挾製中國”，拒絕處理。英商見無法打開僵局，便加緊修造未完部分，企圖造成既成事實。五月二十一日（６月１２日），火車通到江灣。閏五月初九日（６月３０日），開放全路，邀請中外人士試乘。然後開始營業，一時營業很旺盛。吳淞鐵路公司舉行酒會慶祝。
六月十四日（８月３日），鐵路壓死一名中國人。當時，這個人是麵向火車而行。當火車鳴笛時，他曾走避路下，等到火車駛近時，他又走入軌道內，於是壓死。而後上海道馮俊光有了借口。一麵照會英領事下令公司停工，一麵鼓動中國百姓兵士示威。七月二十一日（９月８日），英領下令停車。
事後，有人說這個人太無知，不知躲避；另有人說這是官方收買人故意送死的，以便造成嚴重交涉，使英人處於更不利地位。李鴻章似乎了解此中奧妙。他曾評論說：“在馮道之意，多方擾阻，使其技窮力竭，再歸收回自辦，庶不至抬價居奇。是雖無聊之極思，實亦兩全之妙法。”
在中英馬嘉理談判中，雙方同意將此路由中國買回自辦。但英國公使威妥瑪主張寫入煙台條約，李鴻章不同意。最後決定由李鴻章派員到上海另辦。原則是“務要保中國自主之權，期於中國有益，而使洋商亦不受損”。當雙方所派人員回到上海時，英方代表又要求仍由中外合辦，或歸洋商獨辦。中國當然不能同意。又經幾番交涉，總算議定由中國買回，價款２８。５萬兩白銀。該路買回後，原定由中國自辦，但南洋大臣沈葆楨突然改變初衷，下令將該路拆毀。他是害怕被時人攻擊。李鴻章對他的這一作法十分不滿，說他“不受諫阻，徒邀時俗稱譽”；“見識不廣，又甚偏愎”。
丁日昌被任為福建巡撫後，李鴻章授意他上奏建議在台灣修築鐵路以加強防務。而後，李鴻章與沈葆楨一齊支持丁的要求。清廷批準丁日昌的要求，但最後還是由於經費短缺而中止。
光緒三年四月十一日（１８７７年６月２日），老朋友郭嵩燾從倫敦給李鴻章來信，稱讚鐵路便利，“來此數月，實見火輪車之便利，三四百裏往返僅及半日。”遇有水旱盜賊，朝發夕聞，國家救災防變能力大大加強，富強之基實在於此。李鴻章見信頗為動心，但他深知中國人心太守舊，辦事不易。六月初一日（７月１１日），李鴻章給郭回信。說：“鄙意鐵路須由煤鐵鑄起，興此大役，而鐵尚需購自海外，絕能告成。”他這個主意也是學習外國的，外國的鐵路最初也是在礦區修造的。
這時，李鴻章正在派唐廷樞籌辦開平煤礦。八月初三日（９月９日），唐廷樞請示李鴻章開采開平煤礦，並興修鐵路，主張從開平至澗河口修一條小鐵路，用馬拖拉，並特意說興修這條鐵路，就可以多開一個礦井。李鴻章在批示中未置可否，僅令“妥細籌議，陸續稟呈核奪”。興修鐵路的事在不聲不響的進行。但是從礦區到海邊的鐵路必須經過許多八旗人的土地。如果旗人不肯賣地，鐵路隻好繞行，大大增加建築費用。同時，這一帶經常行駛著騾馬車輛，難保安全，遭受反對，忙下令停辦。
光緒六年（１８８０年），李鴻章的老部下劉銘傳即將進京。李鴻章授意他請清流派重要成員陳寶琛代擬《籌造鐵路以圖自強折》，請求先造北京至清江浦之間的鐵路，以便溝通南北。又被其他清流派人物群起而攻之。劉銘傳回到天津，每天到李鴻章那裏商談複奏修築鐵路的事情。於八月十九日（９月２５日），李鴻章在給張佩綸的信中說道：“省三回津，日趣複奏鐵路事。此乃鄙意所欲言而久未敢言，幸於吾黨發其端。聞都人士近日講求洋務者，多亦不甚以為紕繆，殆國運中興之幾耶！惟事體重大，非獨棉力不能勝，即省三慨然自任，亦恐窮年畢世，不易卒業，時政苦文法拘束甚矣！廟堂內外，議論人心皆難劃一，無真能主持之權，即斷無通力合作之日。是以徘徊審顧，未即屬草，少遲姑就事理，略一敷陳耳。”他已經預感到一時難成。但是，他仍指示幕僚薛福成代擬一稿，在十二月初一日（１８８０年１月１２日）奏上《妥議鐵路事宜折》，詳述鐵路有九大利益，建議任命劉銘傳為鐵路督辦。
終於，想出了好辦法。李鴻章去對光緒帝的生父醇親王奕施加影響。醇親王原是一個保守派，一向持有偏見，但對國家的武備卻很關心。因此，隨後他給醇親王奕寫去一信，就強調國防意義，以爭取支持，說自己所舉的九大利益，“蓋皆得諸親曆外洋者之議論，而參合中土之情勢，欲使世人略知此中底蘊，庶迂拘之意見漸融，或將來之創辦較易耳。”懇切地強調鐵路“於國家遠大之圖，馭外固本之術，煞有關係”，請親王加意支持。 但是，反對派的力量太強大了。七年一月十六日（１８８１年２月１４日），朝廷明旨停議。築路計劃又沒有通過。
不過李鴻章既已與醇親王通過了消息，而且醇王允許他在煤鐵礦或新墾土地以及屯軍設防的一二處口岸先行試辦。他就決心在自己的轄區裏造成既成事實。在李鴻章的支持下，開平礦務局總辦唐廷樞為開平煤礦運煤，興修唐山煤井到胥各莊鐵路，計１５裏。當時稱為“馬路”，僅用馬拉車廂。對這條鐵路的修建時間，各書記載不同，據台灣李國祁先生考證是在光緒六年九月初六日稟請開挖運煤河時一並請示的。當時稱為“快車路”，又稱“硬路”。由英國工程師造了小機車，但當時是使用騾馬拖拉，進行試探，計劃“如果中國人不加反對”，再改用機車。
光緒七年四月二十三日（１８８１年５月２０日），李鴻章感到時機成熟了，正式上奏朝廷。五月十三日（６月９日），是英國蒸汽機車發明人喬治-史蒂芬孫百歲誕辰。由伯奈特總工程師夫人主持命名典禮，命小機車為“中國洛克”號，舉行第一次行車。這是我國自辦鐵路第一次行駛蒸汽機車。不久，就有言官們上疏批評火車運行時震動力太大，震動了皇陵，使皇祖在地下不得安眠；機車噴出的黑煙又造成汙染，有害莊稼生長。朝廷下令查禁。李鴻章再次上奏解釋利弊，才允許重新行駛。到光緒十二年加以改造，將原軌距變為四尺八寸半，成為中國鐵路的定製。
光緒九年（１８８３年），中法關係緊張。李鴻章再次致函總理衙門說：“火車鐵路利益甚大，東西洋均已盛行。中國阻於浮議，至今未能試隻，將來欲求富強製敵之策，舍此莫由。”希望總署出麵“主持大計”。但總署仍是因循不辦。
自從經過了中法戰爭，清政府以奕擔任海軍大臣，李鴻章和善慶為會辦海軍大臣。李鴻章請奕和善慶到各處海口檢閱，使他們眼界大開，奕在奏折裏寫道：“局外空談與局中實濟判然兩途”，承認用鐵路運兵實在便捷。後來，曾紀澤回國後，也擔任了海軍會辦大臣，用出使８年的親身經曆說明鐵路對國防和民生，都有大利而無害。
光緒十二年，奕與李鴻章想出一個辦法，那就是從胥各莊起接造，以運煤為借口，可以免除從前梗議者的反對。而後，李鴻章授意開平煤礦將鐵路從胥各莊接造至閻莊，長６５裏，並成立開平鐵路公司。年底，李鴻章加緊與醇親王往返函商，決定由海軍衙門公開奏明，由閻莊再修至大沽和天津。
光緒十三年二月二十二日（１８８７年３月１６日），海軍衙門在李鴻章建議下，由醇親王奕領銜，會同李鴻章等其他大臣共同奏請興造大沽至天津的鐵路。述說鐵路辦理原委及計劃：光緒七年造開平礦務局鐵路二十裏長（實則１５裏長），以後又因兵艦運煤不便，接造六十五裏到南部的薊州運河邊閻莊為止。現如果向北接至山海關，南接至大沽北岸，則提督周盛波部萬餘人在此數百裏間可以往來馳援，可等於數萬人之用。如果害怕工程浩大，不易集資，可請先將閻莊至大沽北岸八十裏鐵路接成，然後再造大沽至天津百裏的鐵路。津沽鐵路造成後，再造開平至山海關鐵路。具體辦法也想得很周全，擬派開平礦務局一手經理，並派沈葆靖、周馥督率官商辦理。
這一次很順利地通過了。開平鐵路公司隨即發布招股章程，並宣布將開平鐵路公司改名為中國鐵路公司，以伍廷芳、吳熾昌為總辦、會辦，並公開招股。
然而，廣大商人的反映非常冷淡。招商人員磨破了嘴，舌敝唇焦，用盡各種方法，隻招到商股１０８５００兩，離所需股本還差很遠。李鴻章乃從天津海防支應局撥借１６００００兩，其餘則舉借外債。 光緒十四年（１８８８年）的九月初，津沽鐵路造成。九月初五日（１８８８年１０月９日），李鴻章從天津到唐山進行驗收，非常興奮。九月初九日（１０月１３日），他函告醇親王，建議繼續修造津通鐵路，準備把鐵路修到北京附近的通州。醇親王據此上奏，慈禧太後也批準了。