同治四年（1865）五月，李鸿章在上海虹口购买美商旗记铁厂，又将上海和苏州两个洋炮厂并入，再加上曾国藩派容闳从美国买来的机器设备，建成江南制造局，也称“上海制造局”、“上海机器局”、“江南机器制造总局”。同治六年自虹口迁往高昌庙，不断加以扩充，渐成为清政府规模最大的军事企业。其下属机构包括：机器厂、铸铜厂、铸铁厂、炼钢厂、轮船厂、枪炮厂、火药厂、汽炉厂、公务厅、工程处、炮队营、广方会馆等等。职工人数三千余人，房屋二千余间。其产品主要有枪炮、水雷、弹药、机器等，并能修造轮船，中国第一台明轮蒸汽军舰“恬吉号”即由江南制造局于同治七年制造。江南制造局的创办经费为五十四万三千两，自同治六年起拨江海关二成洋税为常年经费，每年三十至七十万两不等。其机器设备及主要原材料基本上依赖外国，技术大权也掌握在外国人手中。光绪三十一年（1905），造船部分独立，称“江南船坞”，辛亥革命后改称“江南造船所”。江南制造局也于民国六年（1917）改称“上海兵工厂”，抗战爆发前停办，所留厂房及部分机器在抗战中被日本人拆毁，厂地并入江南造船所。

同治五年（1866），闽浙总督左宗棠在福州马尾创办马尾船政局，也称福州船政局。是为清政府经营的规模最大的新式造船厂。初期由法国人日意格和德克碑分任正、副监督，总揽一切事务，雇用数十名法国技师和工头，工人约一千七百至二千名。整个船政局由铁厂、船厂和学堂三部分组成。自同治八年铁厂开工至同治十三年，五年中共制造轮船十五艘，均为木质。光绪元年（1875），船政局依约辞退洋人，一切设计、施工等皆由中国人担任。至光绪二十一年（1895），新造轮船十九艘，包括木质、铁质两种，其马力、质量等均较过去有所提高。马尾船政局创办经费为四十七万两，常年经费每月由闽海关拨银五万两，同治十二年起每月从茶税中增拨二万两。光绪十年中法战争中，马尾船政局遭到严重破坏，中日甲午战争后，生产更趋下降。辛亥革命后改称“海军造船所”，抗战时又遭严重破坏，生产陷于停顿。战后由国民党政府接收。

同治五年（1866），闽浙总督左宗棠在福州创办福州船政学堂，也称“求是堂艺局”。它是中国最早的造船及驾驶技术学校。分前学堂、后学堂，招收十六岁以下学生入学。前学堂学习轮船制造，主要开设法文、算术、几何、代数、三角、天文、地理、航行等课程，由法国人主持，学期五年，先后毕业学生八届，共一百八十名。后学堂学习轮船驾驶或管轮，主要开设英文、算术、几何、画图、机械图说、机械操作等课程，由英国人主持，学期五年，先后毕业驾驶专业学生十九届，共二百四十七名；管轮专业学生十四届，共二百一十名。学生毕业后一般授以水师官职或派充监工、船主等。辛亥革命后，前学堂改为福州海军制造学校，后学堂改为海军学校。

同治五年（1866），上海发昌机器厂创建。它是中国最早的私营机器制造厂。初为锻铁作坊，后不断扩大规模，更新设备，至同治十二年已成为初具规模的近代工业企业，称“发昌号铜铁机器车房”。光绪二年（1876）开始制造小火轮、车床等。八十年代称“发昌机器船厂”，俗称“发昌机器厂”，以制造小火轮为主，为当时上海民族资本机器工业中最大厂家。后因受外商排挤，日趋衰落，光绪二十六年（1900）被英商耶松船厂吞并。

同治五年（1866）二月，清政府派前知县斌椿及同文馆学生凤仪、德明、彦慧等人出国考察。先是，总税务司赫德告假回国，行前建议总理衙门派遣同文馆学生随其赴外国进行游历、考察。清政府为了解外国情况，培养洋务人才，接受了赫德的建议，于二月初七日派斌椿等随赫德离开上海，先后至法国、英国、瑞士、俄国、普鲁士等国进行考察。当年九月十八日返回北京。是为同文馆学生出国考察之始。

同治六年（1867），三口通商大臣崇厚在天津创办“天津军火机器局”，也称“天津机器制造局”。以英国商人密妥士为总管，聘请英国技师，开办经费为二十一万三千两，雇用工人约一千四百至二千五百人。同治九年天津教案后，改由李鸿章接办，以沈保靖代替密妥士，扩充人员，增添设备，成为中国北方最大的兵工厂。其常年经费约三十万两，由天津海关和烟台海关拨四成关税充当，天津机器局下分东、西两局。东局设城东贾家沽，以制造火药、枪炮、子弹和水雷为主，另附水师、水雷、电报学堂；西局设城南海光寺，主要制造军需物资、器具和开花子弹等。光绪十九年（1893）又新建一座炼钢厂，从英国买进全套设备，可铸造六英寸小钢炮。光绪二十一年改称“北洋机器制造局”。光绪二十六年被八国联军焚毁。

同治六年（1867），陕甘总督左宗棠从江南制造局和金陵机器局调募了一批熟练工人，派人向外国购买了机器设备，在西安筹建西安机器局，同治八年正式建成。西安机器局主要生产洋枪、铜帽和开花炮弹等，其生产规模和产品质量皆远不及江南制造局等大企业。同治十一年，左宗棠将西安机器局机器设备迁往兰州，改名兰州机器局，又从浙江、广东、福建等地调募工人，由记名提督赖长主持。主要生产铜引、铜帽、大小开花弹，并能仿造普鲁士式螺丝炮和后膛七响枪，改造劈山炮及炮架等，为左宗棠收复新疆提供了部分武器装备。其经费概由甘肃关内外办理军需款项内拨支。

同治七年（1868），左宗棠任钦差大臣，率军攻回。同治八年（1869）八月，提督刘松山率老湘军从陕北绥德进攻花马池（今宁夏盐池），至吴忠堡，围金积堡。西北回民起义军首领之一马化龙乞降，左宗棠不许，主张“痛剿以服其心”。是年底（1870），刘松山到马五寨受降时，突被回军中反对投降者开枪打死，清军大敌。回军又乘势反攻，局面大震。同治九年（1871）底，刘松山之侄刘锦棠继统老湘军力攻，十一月十六日，占领金积堡。马化龙再次投降。左宗棠令其召各地回军至金积堡就抚，阴谋“先抚后剿”。回军被骗回后，左宗棠大肆杀戮，不留一人，马化龙也被处死。

同治七年（1868）五月，江南制造局翻译馆建成开馆。先后在馆中担任译书工作的中国人主要有：徐寿、华蘅芳、李善兰、徐建寅、赵元益、李凤苞、郑昌棪、王德钧、江衡、钟步律、严自勋、徐华封、舒高第等；外国人包括英国人伟烈亚力、傅兰雅，美国的玛高温、林乐知、金楷里等。该馆自建成到中日甲午战争前，共翻译各种外国图书一百余种，绝大多数为军事技术、水陆兵法及各类科技书籍，是当时中国最大的译书机构，对传播西方近代科学知识起了积极作用。

同治七年（1868），因西北边疆动荡不安，清政府派左宗棠西征。左宗棠到陕西后，全力镇压回民起义。同治八年（1869）八月，提督刘松山率老湘军从陕北绥德进攻花马池（今宁夏盐池），到吴忠堡，又围金积堡。同治九年，刘松山之侄刘锦棠统率老湘军力攻，十一月十六日，占领金积堡。同治十二年，回军首领马文禄战败降清，随即被处死。白彦虎率部逃往新疆。至此，陕甘回民起义失败，左宗棠安定了陕甘地区。当时，新疆成为浩罕、俄、英三国角逐的战场，随时有被瓜分的危险。光绪元年（1875）三月，清廷任命左宗棠为钦差大臣督办新疆军务。光绪二年（1876）二月，左宗棠任命刘锦棠为前敌统领，率清军分三路入疆。到九月中旬，新疆北路全部收复。清军平定北疆的分裂割据势力后，刘锦棠于第二年（1877）又率军南下。三月十三日，张曜、徐占彪与刘锦棠军一同攻克吐鲁番，清军收复吐鲁番全境，阿古柏自杀。光绪四年（1878）提督董福祥收复和阗。至此，除伊犁外的新疆领土，全部由清军收复。左宗棠西征，既安定陕甘，又使新疆免于沦为殖民地。清廷终于控制住了西北地区的局势。光绪十年（1884）新疆建省，第一任新疆巡抚是刘锦棠。