到1875年，馬尾船政共建成兵、商木殼輪船15艘（接近原規劃的16艘），排水量合計1.7萬餘噸，總體質量雖隻達到同期西方船艦的二三流水平，但從無到有，進步明顯。代表作之一，就是1872年完工，後來成為福建水師旗艦的揚武號巡洋艦。
揚武號是當年遠東地區自製的最大兵艦，馬力1130匹，航速12節（約每小時22公裏），配有英製大炮11尊。1876年初，它出訪日本，其性能之先進，引起極大震動。
日方意識到，他們引以為傲的橫須賀造船廠（日本早期主要海軍工廠）遠非馬尾船政的對手，日本海軍力量也大大落後於中國，這才發憤急起直追。
此時，馬尾船政又著手製造西方已盛行的鐵脅木殼船（鐵木混合結構）。1877年5月，排水量近1300噸的中國第一艘鐵脅船威遠號下水。此時，離世界上第一艘鐵脅船——法國海軍“光榮號”問世，剛好18年。
無論是左宗棠還是沈葆楨，均為“師夷長技以製夷”思想的忠實信徒。仿製洋人船艦，不過是第一步，培養自己的造船和駕船人才，實行“自主創新”，徹底擺脫受製於人的困境，才是他們的最高目標。
1874年左右，因合約期滿，馬尾船政大多數外籍技術人員陸續回國，唯有貢獻特殊的日意格等少數人士繼續留用（與他鬧矛盾的德克碑早已離職）。這時候，與馬尾船政幾乎同時創辦的船政學堂（初名求是堂藝局）培養的第一批學生，已開始走上設計和生產一線。
船政學堂是中國第一所以近代科學和技術為主課的新式學校，早期主要招收閩粵兩省“資性聰穎粗通文字子弟”入學，按專業不同分為前、後學堂，前學堂主要培養造船、造輪機人才，法籍教員上課，後學堂則培養駕駛和輪機人才，英籍教員上課。
1875年起，船政學堂采納日意格的建議，分批選拔表現優異者出洋深造，日意格則以洋監督身份常駐法國安排接待。
1881年底，首次由留洋歸來的船政學生全程監製的開濟號巡洋艦動工建造。這艘排水量220噸的新船，航速達到15節（時速近28公裏），人稱“巡海快船”。
而在第一批赴英法留學的船政學生中，有劉步蟾、林永升和方伯謙等三位福建侯官（今福州）人。年紀稍長的中國人，對經典電影《甲午風雲》中上述北洋艦隊指揮官的形象，應該都記憶猶新。
《福建通誌—海軍誌》中曾評論道：“中國海軍成立於北洋，而即大毀於北洋。然其船實創於福建，管駕者亦福建人十居七八。”說的就是這段往事。
至於鄧世昌、嚴複、薩鎮冰和詹天佑等中國近代史上家喻戶曉的人物，同樣出身船政學堂。
據時人記載及現代學者考證，馬江海戰時，詹天佑等五位留美學生在揚武號上服役，艦沉之際，除他得以浮水生還外，其餘皆戰死。
此外，當年18歲的孫中山亦曾有意投考該學堂，適逢馬江海戰爆發未能成行，才轉赴香港學習西醫。
末路悲歌
馬江海戰中突襲福建水師大獲全勝後，法國軍艦連續數日炮轟清軍炮台及船政廠房，並試圖派兵登陸搶占，以為日後修船基地，但遭遇陸上軍民頑強抵抗，未能得手。因害怕艦隊受困狹窄的馬尾港，遂於1884年8月29日撤出閩江口外。馬江海戰，至此告一段落。
同年9月，73歲高齡的“船政之父”左宗棠以欽差大臣身份重臨福建，督辦閩海軍務，遭受戰火蹂躪的馬尾船政，也在短短一個月後恢複生產。他與時任船政大臣的裴蔭森聯名上奏，認為馬江海戰慘敗原因，在於中國無鐵甲艦，與法方相比實力過於懸殊（法主力艦“凱旋”號，排水量4100噸，為火力強大的新式裝甲戰列艦）。
經清廷批準，1886年底，由留法歸來後出任總工程師的魏瀚等人牽頭，馬尾船政開建中國自製的第一艘鐵甲艦——龍威號。三年後此艦建成，因裝備精良，戰鬥力強，代表當時中國造船業最高水平，遂編入北洋艦隊，改名“平遠”，為北洋主力“八大遠”之一。在甲午海戰中，它屢次中彈卻無大礙，表現甚至勝於從國外購入的軍艦。
但遭受重創的馬尾船政，並未能借此全麵複興。1885年9月，左宗棠病逝於福州，加上為此項事業竭盡心力的沈葆楨，早已於1879年去世，馬尾船政連失有力依托，發展漸現困難。
如為提高修船能力於1887年動工興建的青洲新船塢（耗銀49萬兩），因經費不繼，曆時六年才初步完工，與船政創辦之初的高效率相去甚遠。
馬尾船政凝聚左宗棠的畢生心血，與其最大政敵李鴻章主持的江南製造總局，互相競爭。李鴻章勢力一家獨大後，船政難免受到冷遇。李鴻章視崛起的日本為最大威脅，主張重點打造北洋海軍對抗之，這也讓中央的天平悄悄傾斜。
到了19世紀90年代，馬尾船政經費愈見窘迫，閩海關應撥付的款項常常拖欠，每年隻有二三十萬兩銀子，不及應付款項60萬兩的一半。1894年甲午戰敗以後，海關收入要填補對日巨額賠款的窟窿，船政經費降至每年20萬兩以下，有時甚至全年一個銅板也不給。導致的後果是，盡管十來年間船政造船的技術水平顯著提升，不時推出新式戰艦，但生產規模卻日見萎縮。船政大臣也走馬燈似的更換，誰也不願背上這個沉重的包袱。