敢為天下先，是一個強者的基本姿態。李鴻章在內外頹敗之勢下，大膽地創新路——開近代軍事工業和民用工業之先。這是他人生中最重要的一筆。
近代軍事工業的興起，主要是由李鴻章首開其端的。
在第二次鴉片戰爭之後，鑒於清王朝內憂外患頻仍，就積極提倡以“練兵”、“製器”
為主要內容的所謂“自強之道”。在地方上積極倡導這一主張的則有曾國藩、李鴻章和左宗棠等人。其中以李鴻章倡導最力，動手最早，經辦也最多。這一方麵是由於他胸襟開朗，不拘成法，功實是尚；另一方麵是由於他在上海“華洋會剿”期間，有更實際的體會。他說：洋兵的“膽氣”本“不及中國好兵”，惟恃有洋槍洋炮，所以兵少而強，中國兵多而弱，原因就在於“槍炮窳濫”，“若火器能與西洋相埒，平中國有餘，敵外國亦無不足”。
又說：“洋務最難著手，終無辦法，惟望速平賊氛，講求洋器，中國但有開花大炮輪船兩樣，西人即可斂手。”正是出於上述動機，其所部淮軍盡棄刀矛而改用洋槍洋炮。但洋槍洋炮的使用，需要日益增多的彈藥。解決的辦法，不外購買和製造。李鴻章在奏折中說：“臣軍先後購覓西洋炸炮，每月操練攻剿，需用炸彈甚多，不能不添設製造局，分濟供應。”又說：“購器甚難，得其用而昧其體，終屬挾持無具。因就軍需節省項下，籌辦機器，選雇員匠，仿造前瞠兵槍、開花銅炮之屬，上海之有製造局自此始。”
1863年，李鴻章雇用英人馬格裏會同直隸州知州劉佐屬，首先在鬆江辦了一個洋炮局，製造炮彈銅帽等軍品，為上海最早的洋炮局。此後，他又命副將韓殿甲、蘇鬆太道丁日昌，在上海辦了兩個洋炮局，加上鬆江局，通稱“上海炸彈三局”。前者雇用洋匠，並使用新式蒸氣鍋爐，用機器從事製造。後者全用中國工匠，仿照外洋做法，多用手工製造。1864年，鬆江局遷到蘇州，添置新機器，改為蘇州機器局。以上幾個洋炮局，除造炮彈銅帽外，還能製造短炸炮、前膛槍等軍械，產品全部供應淮軍，各局經費亦由淮軍軍需特別款內專案報銷，實等於淮軍附屬的兵工廠。
1864年5月，同太平軍作戰即將結束，李鴻章再次強調製器之不可緩，他在致總署函中說：“前者英法各國以日本為外府，肆意誅求，日本君臣發憤為雄，選宗室及大臣子弟之聰秀者往西國製器廠師習各藝，又購製器之器在日本製造，現在已能駕駛輪船造放炸炮。去年英人虛聲恫喝，以兵臨之，然英人所恃為攻戰之利者，彼已分擅其長，用是凝然不動，而英人固無如之何也。”
“日本以海外區區小國，尚能及時改轍，知所取法，然則我中國深維窮極而通之故，夫亦可以皇然變計矣。”1865年，李鴻章署理兩江總督，鑒於原設三個洋炮局的設備很不齊全，便在曾國藩的支持下，購得上海虹口美人旗記鐵廠一座，與原設在上海的兩個洋炮局合並，擴建為江南製造局。為此，他在給清廷的奏折中說：“機器製造一事，為今日禦侮之資，自強之本”，“查此項鐵廠所有，係製器之器，無論何種機器，逐漸依法仿製，即用以製造何種之物。”同年，曾國藩派容閎到美國購置的新機器運到上海，也由李鴻章奏請歸並到該局。與此同時，蘇州機器局隨李鴻章遷到南京，改為金陵機器局。1870年，李鴻章調任直隸總督，天津機器局亦由他接辦，並進一步擴大了生產規模。
以上幾個製造局，以江南製造局的規模最大。該局以上海關二成尖稅為底款，作為常年經費。1867年由虹口遷至城南高昌廟，興建新廠。經陸續擴充和添置設備，已擁有各種工廠10餘座、幹船塢1座。1867年中，用原有購置的設備，並自造一部分機器，每天已能生產毛瑟槍15支，12磅開花彈100發，每月平均生產發射12磅炮彈的開花炮18門。從1868年起至1885年（光緒十一年）止，還製造了8艘輪船。金陵機器局非但局麵不及江南製造局之大，且其經費大部分亦由江南製造局分濟，主要生產大炮，兼造槍、彈、火藥，在1875年曾試製成發射65磅炮彈的大炮7門。天津機器局原是奕在直隸練兵，令北洋通商大臣崇厚利用津海、東海兩關洋稅於1867年開辦的，分東、西兩局，經李鴻章改組擴建後，決定集中力量，製造林明敦槍和克虜伯炮所用的子彈、炮彈及火藥，以與江南製造局相配合。所有這幾個製造局生產的軍火，均供應南、北駐軍（主要為淮軍，其次是湘軍），有時也調撥一些給其他省的軍隊。
李鴻章創辦和接辦的這幾個製造局，再加上1866年左宗棠創辦的福建船政局，成為中國早期軍事工業的主幹。在它們的影響和帶動下，全國許多省份，也都先後以“機器局”、“製造局”的名義，相繼設立了軍火工廠。但一般規模都較小，有些維持不久就停辦了。隻有廣州機器局（1874年創設）、湖北槍炮廠（1890年創建）發展到較大的規模。
這些軍事工業，不論大小局，一律都屬於官辦企業，產品直接撥給軍隊，不計成本，不作為商品出售，在企業的經營管理上不可避免地會產生腐敗現象，並且在生產資料和技術上對資本帝國主義有很大的依賴性。但是，它們已不同於舊有的官營工場手工業，就其使用新機器，雇傭大量工人，大體上按照西方的機器工廠的組織形式進行生產來說，已帶有資本主義企業的性質。由於這些軍事工業的創辦，也多少改變了清朝軍隊專恃刀矛弓箭、帆篷舟楫的落後狀況，為中國國防近代化奠定了基礎。
李鴻章推行以學習西方技術為目標的富國強兵之策，60年代著重在創辦近代軍事工業，從70年代起，又提出“寓強於富”的口號，辦起軍事工業以外的其他企事業來。
一是創辦電報、鐵路和輪船招商局。李鴻章認為，交通運輸和電訊事業，不僅於“富國”有重大意義，而且是“強兵”的必要手段。他說：“用兵之道，必以神速為貴。是以泰西各國於講求槍炮之外，水路則有快輪船，陸路則有火輪車，以此用兵，飛行絕跡。而數萬裏海洋，欲通軍信，則又有電報之法……瞬息之間，可以互相問答。獨中國文書，沿恃驛遞，雖日行六百裏加緊，亦已遲速懸殊。”為此，1872年6月，他在《籌議製造輪船未可裁撤折》中，針對朝野因製造輪船糜費太重，建議暫停製造的意見，堅主非但兵輪船的製造不能停止，而且還應兼造商輪船，“以資華商領雇”。同年底，在他主持下，委海運委員朱其昂負責，先行開辦了輪船招商局（經營輪船運輸）。他在致總理衙門函中，說明設立招商局的目的，除了吸收本國遊資和收回長江外海航運利權之外，還特別強調了以挽救中國軍事上內外聯絡之缺陷。1879年冬，李鴻章在大沽、北塘海口炮台間試架電線以通天津，為中國自建電報之始。是時英商已自香港設水線至廣州，複欲循通商務口以達天津。至1880年已引通至上海之線，並自香港設陸線至九龍。而丹麥水線也從吳淞引至上海，且有延入內地之勢。為杜絕洋商覬覦中國之利權，1881年，李鴻章接受盛宣懷的建議，仿照輪船招商局的辦法，募集商股，決定自建津滬陸線。同年，津滬陸線建成，使南北洋訊息相通，“調兵饋餉”，大為便捷。至1894年甲午戰爭前，除沿海各要地間均已建成陸線外，內地各主要城市之間也陸續建立了電報聯係。至於鐵路的建造，由於遭到極端守舊勢力的強烈反對，進展則十分緩慢。1874年，李鴻章晤恭親王奕，力陳鐵路之利，建議先建清江浦至北京線，並請恭親王奕向太後進言。奕雖表讚同，但不敢上陳，謂“兩宮亦不能定此大計”。1877年，中國首任駐英大使郭嵩燾致書李鴻章，以其在英國目睹鐵路之利，並獲英人企圖在中國建造鐵路圖說，力促中國自行創辦鐵路，以防洋人攫取中國之利權。李鴻章頗為所動，遂計劃首先在開平礦務局自礦山至北塘修築運煤鐵路一條。籌備期間，因清廷惑於眾議，命令停辦。直到1881年，始批準修築自唐山煤井至胥各莊10公裏鐵路。此前，原直隸提督劉銘傳亦奏請，以京師為中心，修造南北四條鐵路幹線。清廷令李鴻章妥議具奏。李鴻章在複奏中，對劉銘傳的主張極表讚同，並向朝廷力陳鐵路之興，其大利有九，其中除列舉了在發展經濟上的重大作用外，還特別強調了在軍事上的特殊意義。他說：“從來兵合則強，兵分則弱。中國邊防海防各萬餘裏，若處處設備，非特無此餉力，亦且無此辦法。苟有鐵路以利師行，則雖滇、黔、甘、隴之遠，不過十日可過，十八省防守之旅，皆可為遊擊之師，將來裁兵節餉，並成勁旅，一呼可集，聲勢聯絡，一兵能抵十兵之用。”奏入，極端守舊勢力紛起反對，內地築路計劃仍難以實現。有鑒於此，李鴻章隻好以運煤為由，於1886年將開平煤礦原築10公裏鐵路接築至閻莊，共長40公裏。次年，再從兩端分別延至古冶和天津，這是中國修建成的第一條鐵路。1890年，因東北局勢日緊，改建關東鐵路。
至1893年修通了天津至山海關路段，後又向關外延伸了64公裏。盡管為數甚少，但多少也增加了沿海軍用運輸的能力。
二是采用機器開礦、織布。隨著近代軍事工業的相繼創辦，原材料的供應，特別是煤鐵的供應，就成為突出的問題。李鴻章說：“船炮機器之用，非鐵不成，非煤不濟”，“閩滬各廠日需外洋煤鐵極夥，中土所產多不適用”，“設有閉關絕市之時，不但各鐵廠廢工坐困，即已成輪船，無煤則寸步不行”。為了解決這個問題，他認為必須改變煤鐵生產的落後狀況。以產煤而論，因“無抽水機器，僅能挖取上層次等之煤，至下層佳煤，為水浸灌，無從吸淨，不能施工”。鐵的生產亦複如是，由於冶練技術落後，多“粗硬不適於用”，而“西洋煉鐵、煉鋼及碾卷鐵板、鐵知等項，無一不用機器開辦”。為此，在70年代初，他多次奏請采用西洋之器與法，開煤鐵等礦。他說：“各省諸山多產五金及丹砂、水銀、煤之處，中國數千年未嚐大開，偶開之，又不得其器與法，而常憂國用匱竭，此何異家有寶庫不啟，而坐愁饑寒。”“近來西人屢以內地煤鐵為請，謂中土自有之利，而不能自取，深為歎惜。”“誠能設法勸導官督商辦，但借洋器洋法，而不準洋人代辦，此等日用必須之物，采煉得法，銷路必暢，利源自開，榷其餘利，且可養船練兵，於富國強兵之計，殊有關係。”1874年，他即在直隸磁州試辦煤鐵礦，後因地方紳士反對，交通亦不便利，於次年停辦。1876年，派唐廷樞在直隸灤州創辦開平煤礦，兼煉鋼鐵。至1881年開始出煤，因資本不足，煉鐵停辦，專辦煤礦。至1894年，每日可產煤2000噸，年產達數十萬噸，成為我國最早用機器開采的一個大型煤礦。1887年，又派朱其詔創辦熱河三山鐵鉛礦。同年，聯合黑龍江將軍恭鏜創辦漠河金礦，於1889年開始出金，至1893年共產砂金達6.3萬餘兩，成為僅次於開平煤礦的成功企業。至於采用機器織布，早在1865年，李鴻章購置上海美人旗記鐵廠時就曾指出：“洋機器於耕織、印刷、陶埴諸器皆能製造，有裨民生日用，原不專為軍火而設。”1878年，他開始籌辦上海機器織布局，因商股不足，久無成議。至1882年籌辦稍有眉目，始正式上奏清廷，陳明設立該局之目的。他說：“古今國勢，必先富而後能強，尤必富在民生，國本乃可益固。”“查進口洋貨，以洋布為大宗，近年各國銷數至二千二三百萬餘兩。洋布為日用所必需，其價又較土布為廉，民間爭相購用，而中國銀錢耗入外洋者，實已不少。臣擬遴派紳商在上海購買機器設局仿造布匹，冀稍分洋商之利。”但在籌辦過程中，因總辦鄭觀應挪用股本進行投機事暴露，曾一度停頓，後改由龔壽圖接辦。到1890年才正式投入生產。所用機器包括由英、美購置的軋花、紡紗、織布各機全套，紡綻3.5萬枚，布機530台，雇用工人約4000名。投產後，營業興盛，利潤豐厚。1893年10月失火，全廠被毀。後由李鴻章派盛宣懷恢複，改建為華盛紡織總廠。
李鴻章從辦軍事工業，轉向創辦“寓強於富”的民用工業，說明他已認識到軍事應以經濟為基礎，在軍事思想上顯然是一個很大的進步。他創辦的這批民用工業，多數采取官督商辦或官商合辦形式，形成我國早期的官僚資本主義。盡管這批企事業未能使中國在經濟和軍事上真正富強起來，並且由於它的壟斷性，對民族資本主義的發展還有阻礙作用，但是，在以土產敵洋貨，力保中國商民之利權方麵，還是起了一定的積極作用，特別是由於引進了先進的生產力（采用機器生產），又不能不刺激和推動了中國資本主義的發展。
舉辦近代軍事工業和民用工業，必須培養懂得西方先進技術的人才。為此，早在1863年李鴻章就奏請在上海設立外國語言文字學館。他在奏折中說：“我中華智巧聰明豈在西人之下，果有精熟西文者轉相傳習，一切輪船火器等巧技，當可由漸通曉，於中國自強之道，似有俾助。”旋即奉旨允準，乃推選上海近郡14歲以下文童，聘西人教習外國語言文字。1869年，該館移入江南製造局，改名為廣方言館。至光緒初年，廣方言館除培養了一批外語人才外，還在中國學者和外國傳教士學者的合作下，翻譯了西文書籍近百種，其中自然科學占47種，工藝軍事類占45種，著名者有《汽機發軔》、《汽機問答》、《運規約指》、《泰西采煤圖說》、《實用化學入門》、《海防新論》等。
為了培養技術人才，李鴻章於1864年即建議改革考試製度。
他在致總署的信中說：“中國欲自強，則莫如學習外國利器。欲學外國利器，則莫如覓製器之器，師其法而不必盡用其人。欲覓製器之器與製器之人，則或專設一科取士，土終身懸以為富貴功名之鵠，則業可成，藝可精，而才亦可集。”1874年，他又正式上奏朝廷，指出：“軍務肅清以後，文武兩途仍舍章句弓馬末由進身，而以章句弓馬施於洋務隔膜太甚”，“所用非所學，人才何由而出”。據此，他向朝廷建議：一是在科舉考試中，“開洋務進取一格，以資造就”；二是仿效西方設立“洋學局”，“分為格致、測算、輿圖、火輪機器、兵法、槍炮、化學、電氣學數門”，所學“如有成效”，“與正途出身無異”。他的這個建議，毫無例外地遭到極端守舊勢力的一片斥責聲，攻擊他“用夷變夏”，朝廷亦始終未予認真考慮。不得已，他隻好在自己辦的製造局中，附設一些技術學校或短期訓練班，以培養技術人才。
直到80年代，始在朝廷的同意下，辦了電報、西醫以及一些軍事學堂。