第二次鸦片战争后，清朝统治集团内部一些比较开明的官员，主张利用西方先进技术强兵富国，维护清王朝的统治，这些官员被称为洋务派。洋务派在中央以恭亲王奕䜣为代表，在地方，以曾国藩，李鸿章，左宗棠，张之洞等人为代表。从19世纪60年代到90年代中期，他们掀起了一场旨在自强求富的洋务运动。
从19世纪60年代起，洋务派以自强为口号，发展近代军事工业。先后创办了安庆内军械所，江南制造总局，福州船政局等一批近代军事工业。为了洋务的需要，洋务派还兴办新式学校，培养翻译和军事人才，设立翻译馆，翻译外国科技书籍，派遣留学生出国深造。
从19世纪70年代起，洋务派在继续发展军事工业的同时又提出求富的主张，开办一些民用企业与辅助军事工业，其中比较著名的有轮船招商局，开平煤矿，汉阳铁厂，湖北织布局等。
从19世纪60年代起，洋务派开始组建新式洋枪队，淘汰传统兵器，采用西式兵操练兵，使清朝军队的武器和战术逐渐发生变化。
19世纪70年代，中国边疆形势严峻，西北的新疆大部分地区被中亚浩罕国将领阿古柏率军占领，俄国还出兵侵占了伊犁。为了加强西北边防，1875年清政府任命力主收复新疆的左宗棠为钦差大臣，督办新疆军务。他采取先北后南，缓进急战的策略率领装备了新式武器和进行了新式训练的清军成功收复新疆，但俄国人通过条约割占了部分领土，1884年清政府在新疆伊犁建省。
与此同时，中国的东南海疆也受到列强的严重威胁，在直隶总督李鸿章的倡议下清政府开始大规模进行近代海防建设，筹建新式海军。到19世纪80年代，南洋北洋和福建三支海军初步建成，其中以北洋舰队规模最大。1885年清政府成立海军衙门统一调指挥，同年还在台湾建立行省。
洋务运动是中国历史上第一次近代化运动，经过30多年的建设，中国近代化的军事工业，民用工业，交通运输业等逐渐发展起来，在客观上促进了中国民族资本主义的产生，对外国资本的入侵起到了一定的抵制作用。但由于洋务运动的根本目的是维护和巩固清政府的统治，再加上其内部的腐败和外国势力的挤压，它没有使中国走上富强的道路。
