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洋务派所开展的改良事业，始于军事领域，与清朝政府迭遭内外军事威胁密切相关。两次鸦片战争的失利，以及镇压太平天国的不利，使得部分开明人士深刻认识到清朝政府在军事上的种种缺陷。因此，购买外国装备、组建新式军队以维护国家安全，成为当务之急。诚如曾国藩所言：“购买外洋船炮，则为今日救时之第一要务。”
清朝政府的军队现代化改革，在镇压太平天国的过程中即已初见端倪。清朝军队在传统的八旗、绿营之外，出现了使用洋枪、洋炮的湘军与淮军。相对而言，由于李鸿章更实务，受西方影响较多，因此对西洋枪炮更加痴迷。于是，淮军购置使用了很多洋枪洋炮。据统计，李鸿章自1862年开始大量购买洋枪、洋炮，至1865年，5万淮军中已有洋枪3—4万枝，开花炮4个营。整个60年代，淮军先后购买洋枪10余万枝。此外，淮军还聘请了西洋教练，采用西洋操法训练。奕?等人先是于1861年奏请训练八旗兵丁时要使用洋枪、洋炮，后于次年在天津组建洋枪队，一面聘请外籍教练，一面选派八旗兵到天津接受训练。1866年，奕?在直隶又选练了六军15000人，组成“练军”。
在守卫海疆、建设新式海军方面，清朝政府亦动了一番心思。1860年左右，清朝政府从海关税银中抽出80万两，交由担任清朝海关总税务司的英国人李泰国（Horatia Nelson Lay）去英国购买兵船。不料李泰国不仅超支，还擅自成立一支“中英舰队”，企图控制中国未来的海军。清朝政府先后花了160万两银子，结果却事与愿违。买船碰壁后，清朝政府又转而造船。然而几年后，所造兵船“船材来自外国，煤炭亦购自南洋”，官员们感到造船不如买船，于是又大量订购外船。随着清朝政府官员海防意识的增强，丁日昌遂提出建立北、东、南三支舰队的建议。
1875年5月，清朝政府任命沈葆桢和李鸿章分别督办南洋、北洋海军。至甲午战争时，清朝军队已拥有船舰60—70艘，分属福建水师、南洋水师和北洋水师。其中北洋水师最强，南洋、福建水师次之。北洋水师是清朝政府最重要的一支新式海军，由李鸿章一手操办和控制。它从70年代开始筹划，到1888年北洋海军正式成军，除鱼雷艇及辅助船以外，共拥有大小舰只20余艘，并建成旅顺和威海卫两个重要基地。此外，清朝政府还于1885年设立了“总理海军事务衙门”，为统辖全国海军的机构，醇亲王奕譞为总理，实权由李鸿章掌握。总之，创建新式海陆军是洋务运动的重要内容之一。新式陆海军的创建，为巩固国防、加速中国军事现代化带来一线希望。
直接在外国采购军事装备，往往需要花费巨额资金。因此，为节省开支、加快实现军事现代化，洋务派官员进而提出开办军工企业、制造西式船炮的主张。正如李鸿章所说，机器制造乃是“御侮之资，自强之本”。洋务派开办的军工企业始自1861年底，由曾国藩设于安徽安庆的安庆军械所，是清朝政府创办的最早的制造新式武器的军工作坊。
除此之外，由洋务派创办的较为著名的军工企业还有江南制造总局、福州船政局、天津机器局等。江南制造总局亦称江南机器制造总局、上海机器局，是洋务派创办的规模最大的兵工厂。1865年9月，由曾国藩、李鸿章设立于上海。是年，李鸿章收购了虹口的美商旗记铁厂，并将原设于上海的洋炮局并入。1867年搬入高昌庙镇，持续扩充设备，分厂总计有16个。该局主要制造枪炮子弹，并附设翻译馆、机械学校。福州船政局亦称马尾船政局，是洋务派所创办的第一个制造轮船的专业工厂，也是最大的船舶修造厂，1866年由时任闽浙总督的左宗棠筹建于福州。1874年，该局成为一所以造船为主的新型工厂，至1895年共造船36艘。该局重视人才培养，附设船政学堂和技工培训班（艺圃），多次选派学生赴欧洲留学，为中国培养了一批海军人材。天津机器局由崇厚于1867年创办。此后屡次扩建，东局以制造洋火药、洋枪、洋炮、子弹、水雷为主，并附设水师、水雷、电报学堂；西局则以制造军用器具和开花子弹为主，兼造炮车器具、电线、电机、电引、布雷船及挖河船等，其军火生产能力仅次于江南制造局。1870年，李鸿章就任直隶总督后接办该局。1895年该局改称“北洋机器制造局”。
这些企业完全采取官办的形式，其经费主要由清朝政府从关税、厘金和军饷中拨付；其产品不是商品，不参加市场交换，而由清朝政府调拨各处使用；其经营不是为追逐利润，采用衙门式管理，生产率低，成本较高。尽管如此，洋务派创办的军事工业仍然是中国较早出现的近代机器工业。它们生产的军事装备使清朝军队实力有所增强，虽没有完全达到“自强”的目标，却也为近代中国国防奠定了初步的基础。
19世纪70年代，洋务派在兴办军事工业的过程中，遇到了严重的经营困难。现代军事工业无法孤立存在，它需要充分的资金，以及煤铁、电力、运输等各项支持才能正常运转。洋务派遂提出了“求富”的口号，开始经营民用企业。洋务派创办的民用企业，可“稍分洋商之利”，亦有抵御外来经济侵略的意味。
洋务派兴办的民用企业，大约可分为4类，即轮船航运业、矿业、纺织业与电线电报业。与军事工业的官办性质不同，民用企业大多采用“官督商办”的模式。所谓“官督商办”，又可称为“官商合办”，是指以招商的方式，在政府的监督下，利用商人资本创办民用工业。如李鸿章所言，“由官总其大纲，察其利病，而听该商等自立条议，悦服众商”，“所有盈亏，全归商人，与官无涉”。因此，洋务派兴办的民用企业，也得到了中国商人资本家的大力襄助。
1872年，李鸿章在上海创办轮船招商局。此为洋务派民用工业由官办转向“官督商办”的第一个企业。起初，李鸿章令浙江漕运局总办、海运委员朱其昂创立轮船招商局，不久即因资金周转不灵而陷入困境。翌年7月，李鸿章札委唐廷枢继任总办，徐润、朱其昂、盛宣怀和朱其诏为会办，协同办理。招商局改组后，力图“纯用西法经理”。唐廷枢主持重新制订了《局规》、《章程》，强调“照买卖常规办理”，确立招商局官督商办的性质。经官商协力经营，卒使招商局一跃成为中国最大的轮船企业。轮船招商局的成立和投入营运，打破了外商垄断中国内江、沿海航运的局面。1877年，招商局甚至兼并了美国旗昌轮船公司，与英商太古、怡和洋行形成鼎立之势。
这一时期洋务派开办得较为成功的民用企业还有开平矿务局、上海机器织布局等。开平矿务局是清末官督商办的大型新式采煤企业。1876年，李鸿章派招商局总办唐廷枢赴唐山开平一带勘测，发现此地蕴藏丰富矿产，且质地优良，李鸿章遂于次年8月派唐廷枢筹办，并拟定《直隶开平矿务局章程》，招商集股。1878年，开平矿务局在直隶唐山开平镇成立，1881年投产。煤矿年产量逐年递增，19世纪末达到78万吨，为同期其他官督商办煤矿所不及。该局不断扩充设备，改善运输条件，1886年成立开平铁路公司，1889年购买了一艘运煤船，往来天津、牛庄、烟台等地。至1894年，轮船增至4艘，在塘沽、天津、上海、牛庄等港口设有专用码头和煤栈。该局产煤主要供应轮船招商局和天津机器局，也大量销往市场，获利甚厚。到19世纪末，总资产已近600万两，是洋务派所办采矿企业中成效最为显著者。
上海机器织布局俗称“老洋布局”，是近代中国最早的官督商办机器棉纺织厂。初由候补道彭汝琮呈请李鸿章、沈葆桢倡议兴办。1880年，李鸿章委派编修戴恒为总办，道员龚寿图为会办，与郑观应、经元善一起办理筹建工作。该局从弹花、纺纱到织布全用机器，成品可与进口纱布相比。1893年，织布局毁于火灾，旋由李鸿章派盛宣怀复建，改为华盛纺织总厂，1894年9月重新投产。与此前的织布局相比，华盛纺织总厂的规模更大、设备更好。
此外，洋务派在电线电报的架设方面也取得了明显的进展。作为一种先进、便利的通讯手段，电线电报既有助于清朝政府军事防务水准的提升，也有利于民间工商业的发展，因而备受重视。1880年，李鸿章奏准筹设津沪电报线时，在天津成立官办的津沪电报总局，委派盛宣怀为总办，后正式命名为中国电报总局。1882年，电报总局改为官督商办，招股集资，架设沪粤电线、长江电线。1884年春，总局由天津移至上海，一面与外商公司交涉折冲电报利权事宜，一面统筹各路电线的架设。至1895年，清朝政府建成了“东北则达吉林、黑龙江俄界，西北则达甘肃、新疆。东南则达闽、粤、台湾，西南则达广西、云南，遍布22行省，并及朝鲜外番”的电报网络，其中不乏商业线路，而且数量相当可观。
洋务派创办的民用企业，取得了一定的成绩，也挽回了部分利权。更重要的是，它为民族资本主义的产生和发展提供了示范和基础。
洋务运动是新兴的革新运动，外交、工业、商业、交通、军事等方面都需要新式人才。然而，传统科举制度所选拔出来的人才“习非所用，用非所习”，不能适应洋务事业发展的需要。因此，洋务派兴办了一大批新式学堂，并向外国派遣留学生，倡导翻译西方书籍，推动了文化、教育领域的现代化进程。
洋务派兴办新式学堂带有很强的功利、实用色彩。早期洋务学堂为外语学堂，是为了培养外交翻译人才而设。洋务教育以学习外国语言文字为开端，随着近代工业的发展，逐渐增加天文、算学等。至70年代，以服务工商业为目的的各类实业学堂，如电报、矿务、铁路、商务、医学等学堂相继出现。据统计，截至1896年，洋务派在各地开办新式学堂30所，其中外语学堂7所、科学技术学堂13所、军事学堂10所。
新式学堂始于1862年由奕?等人奏请开办的京师同文馆。此为近代中国第一所外语学堂。同文馆学生多为八旗子弟。初设英文馆，后增设法文馆、俄文馆、德文馆，教习均为外国人。1867年增设天文算学馆。1869年聘美国传教士丁韪良（William Alexander Parsons Martin）任总教习。经其整顿，拟订了8年课程计划。学生在学习外语之外，还要兼修数学、物理、化学、天文、航海测算、万国公法、政治学、世界历史、世界地理、译书等课程。同文馆由单纯的外语学校变成以外语为主，兼习多门西学的综合性学校。与此同时，京师同文馆规模有所扩大，在上海和广州分别设立了分馆（即1863年成立的上海广方言馆和1864年成立的广东同文馆）。上海、广州分馆陆续选派优秀学生赴京。此外，同文馆还于1876年建成化学实验室和科学博物馆，1888年兴建物理实验室和天文台，作为课堂教学的实验场所。同文馆学生待遇优厚，考试也很严格，有月课、季考、岁考3种。每3年举行大考1次，列入优等者升官阶，次等者记优留馆，劣等者除名。翻检同文馆遗留下来的考试试卷，不难看出，时人对西学的掌握程度尚略显粗浅。直到19世纪末，其数学试卷所考知识，大体相当于现在小学高年级和初中程度。不过，当时较为优秀的学生已能较好地理解、掌握教习所讲授的西学知识，如京师同文馆1872年岁试英文格物第一名朱格仁试卷，学生答卷言简意赅、论述清晰、绘图精良。京师同文馆为中国培养出一批通晓外语、西学的外交、翻译人才。毕业生中唐在复、陆徵祥、杨枢、杨兆鋆、刘镜人、刘式训、戴陈霖等人较为知名，多为上海广方言馆选送的学生。
科学技术类学堂，主要有福州船政学堂、广东实学馆、上海电报学堂、湖北矿务局工程学堂、北洋医学堂、海关铁路学堂等。其中较有名的，为福州船政学堂。1866年底，福州船政学堂由左宗棠在福州马尾创办，是福州船政局的附属机构。船政学堂分为前、后学堂，即法文学堂与英文学堂。学习期限为5年。前堂教授轮船制造，主要课程有：法语、算术、代数、画法几何和解析几何、三角、微积分、物理、机械学等，并进行船体建造和机器操纵的实践教育；后堂教授驾驶，主要课程有：英语、算术、几何、代数、平面三角和球体三角、航海天文学、航行理论和地理学等，并进行航行实践。自1877年开始，船政局还连续多次选派优秀学堂学生赴英、法等国留学深造。船政学堂以培养轮船制造和驾驶人才为办学目标，军事色彩明显，也可算作近代中国第一所海军学校，为清朝政府培养了一批优秀的近代工业技术人才和海军官兵。
军事类学堂方面，主要有北洋水师学堂、北洋武备学堂、广东水陆师学堂、江南水师学堂、江南陆师学堂等。其中以天津北洋水师学堂和北洋武备学堂较为知名。由李鸿章奏请兴建，1880年8月落成的天津北洋水师学堂是为了培养海军技术人才。学堂落成后，从船政学堂请来严复为洋文总教习，主持教务，并选调船政学堂的一批毕业生任教习。教师，主要由英国人担任。学生，则根据文化程度高低分为3班，学制5年，前4年在学堂学习各科课程，主要有英文、几何、代数、三角、重学、天文、舆地、测量、驾驶等，最后1年上练船实习操作。考验合格者，保举把总候补。
北洋武备学堂是近代中国第一所培养陆军人才的新式军事院校，1885年正月借用天津水师公所创办，后建在大直沽附近旧柳墅行宫，由直隶总督李鸿章奏请清朝政府批准，由其幕僚津海关道周馥及杨宗濂一手创办。该堂仿效德国陆军学校，教师也多自德国聘请，并选派通习中外文字之人担任翻译。学生系由各处营弁挑选而来，有100多名。
尽管洋务派先后兴办了不少新式学堂，却仍不能满足洋务事业对新式人才的需求。因此，为更直接地获取西学知识、培养西学人才，清朝政府开始尝试向欧美国家派遣留学生。近代中国最早的官派留学，始于自70年代初开始的幼童留美事业。幼童留美计划，由曾留学美国、自耶鲁大学毕业归国的容闳提出，在洋务派官僚丁日昌、李鸿章、曾国藩的支持下终成现实。从1872年开始，每年送30名，4年共计120名，赴美留学，学习期限为15年。幼童籍贯多集中在沿海省份，尤以广东省香山县居多。此地亦为容闳的故乡，容闳之于留美教育的特殊贡献，由此可见一斑。幼童最幼者10岁，最长者16岁，先入中小学，后入耶鲁等大学学习法律、工、矿、路、机等专业。
起初，留学事业尚能按计划有条不紊地进行。清朝政府在美国康涅狄格州创设出洋肄业局，具体经办幼童留美事务，任命刑部候补主事陈兰彬，以及容闳分任正副委员。陈兰彬于1875年改任驻美公使，肄业局先后交工部候补主事区谔良，驻美参赞容增祥、吴嘉善管理。为使长年在海外求学的留美幼童不“忘本”，清朝政府为他们设置了中学课程。然而，幼童甫抵美国，就三个人或者两个人一起住到美国的家庭，受到异质文化的熏陶，在生活习惯、思想观念等方面迅速“西化”，抵触甚至拒绝清朝官员的管束。对待这种情况，容闳持宽容的态度，与其他官员的意见分歧越来越大。
随着区谔良和容增祥相继回国，留美幼童“抛荒中学”，以及容闳与陈兰彬、吴嘉善不和的情况传到李鸿章的耳朵里，引起了官方的忧虑。1881年，清朝政府正式下令将留美幼童全部撤回，120名幼童除少数死在异地他乡、提前回国或滞留不归者外，其余94名分3批撤回。此时只有2人获得学士学位，詹天佑即是其一。由于清朝政府起初在处理留学生归国任用问题上没有明确的计划，留美幼童受到不公正的对待。于是，李鸿章接受了相当数量的归国留美幼童，派到洋务部门充任学徒和翻译等。此后，也有部分留美幼童成为了著名的工程师和外交家。容闳在回忆录中，曾将幼童留美事业的夭折，归罪于陈兰彬、吴嘉善等保守官员的破坏，对吴嘉善尤其深恶痛绝，称他为“留学界之大敌”。另一方面，以李鸿章为首的清朝官僚则指责容闳在处理问题时“意见偏执”、“固执己见”。然而无论如何，留美幼童事业的中辍，实为中国近代历史上的一大憾事。
尽管留美教育受挫，清朝政府的留欧教育却开展得较为顺利。1877—1896年，清朝政府实施了留欧教育计划，以福州船政局为主体，派遣学生赴英、法等欧洲国家学习驾驶、制造等技艺，学制3—6年，前后4批共派出88人。留欧教育为洋务事业培养了大量人才，学生学成归国后，在洋务派创办的新式军队、企业和学堂中服务。不少留欧学生投身海军，在北洋海军中充任要职。在铁甲舰、巡洋舰和练习舰上担任管带的有刘步蟾、林泰曾、方伯谦、叶祖珪、林永升、邱宝仁、黄建勋、林履中、林颖启、萨镇冰等人，担任总管轮的有李鼎新、刘冠雄等人。其中刘步蟾、林泰曾担任总兵，职权仅次于海军提督丁汝昌。在造船方面，留欧学生也颇有建树。甲午战争前夕，清朝海军中拥有数量可观的国产舰船，多为船政学堂学生及留欧学生主持设计监造。此外，留欧学生也不乏投身海军教育事业者，如严复曾任北洋水师学堂总教习和总办，蒋超英、魏瀚也曾分别担任江南水师学堂和广东黄埔水师总办。
在中外长期隔绝的情况下，洋务事业所需要的知识和技术只能借助于翻译。因此，清朝政府开始着手创立官办译书局。这些翻译机构大多附设在洋务企业与新式学堂之中，其中出书最多、影响最大的当为江南制造局翻译馆。
1868年10月，曾国藩上奏清朝政府，请求开设翻译馆。他说：“盖翻译一事，系制造之根本。洋人制器，出于算学，其中奥妙，皆有图说可寻。特以彼此文义扞格不通，故虽日习其器，究不明夫用器与制器之所以然。”因此，他主张“另立学馆，以习翻译”。翻译馆由此在制造局成立，译书活动自70年代一直持续到20世纪初。
翻译馆先后聘请中外学者59人，其中外国学者9人，中国学者50人。外国学者主要有傅兰雅（John Fryer）、秀耀春（F. Huberty James）、玛高温（Daniel Jerome MacGown）、林乐知（Young J. Allen）、金楷理（Carl T. Kreyer）、卫理（Edward T. Williams）、伟烈亚力等。其中，在馆时间最长、译书最多的学者当属傅兰雅，由他口译的书籍约占全部译书的三分之一以上。中国学者主要有徐寿、华衡芳、舒高第、赵元益、徐建寅、郑昌棪、钟天纬、瞿昂来、李凤苞、贾步纬等人。译书仍采用西译中述的方法，由外国学者口译，中国学者笔述并加以润色。
从内容上看，翻译馆所译书籍涉及很多学科门类。按《上海制造局译印图书目录》统计，局译西书共197种，分为交涉、兵学、兵制、化学、工艺、工程等21类。由于附属于制造局，因此译书又以兵学、工艺、算学、兵制为最多，政治、社科类书籍较少。另据《西学书目表》所录1896年前的江南制造局译刊的120种西书中，矿政、工政、兵政、船政类多达74种，自然科学类为32种。官制、学制、商政、农政都无译书，只有史志、法律7种。
1869年10月，上海广方言馆并入江南制造局，翻译实力更为雄厚。广方言馆向来重视指导学生进行翻译实践活动，学生与洋教习合译的西书亦可在制造局出版。他们毕业后所译的书籍更多，包括政史、算学、军事、兵制、外语语法等多个学术门类。其中严良勋译的《四裔年表》，被认为是了解世界各国创建、变革、种族、征战杀伐等内容的必读书；钟天纬译的《英国水师考》、瞿昂来译的《法国水师考》，是时人了解英法军队的必读书；汪凤藻编译的《英文举隅》，是近代中国人编写的第一部英文语法书。
江南制造局译书质量上乘，具有一定的社会影响力。梁启超曾发表评论：“惟制造局中尚译有科学书二三十种，李善兰、华蘅芳、赵仲涵等任笔受。其人皆学有根柢，对于所译之书，责任心与兴味皆极浓重，故其成绩略可比明之徐、李……光绪间所为新学家者，欲求知识于域外，则以此为枕中鸿秘。”维新派思想家康有为、梁启超、谭嗣同等人都曾先后大量阅读过江南制造局的译书，接触到一些现代科学知识和西方思想观念。
19世纪下半叶，除江南制造局翻译馆外，中国主要的官办译书机构还有京师同文馆。为满足同文馆新开西学课程的需要，丁韪良也曾组织同文馆外国教习、优秀学生编译西学教科书，内容涉及国际法、政治经济学、历史、化学、物理、天文、数学、医学、生理学等领域。他亲自翻译了《万国公法》、《富国策》、《格物入门》等10余部书。这些书既在一定程度上满足了同文馆西学教育需要，也使许多助译学生受到西学的熏陶和专业训练。不过，同文馆翻译的图书在数量与质量上都不及江南制造局翻译馆。同文馆翻译的图书主要是教材，总数不到30部，其版本选择和翻译的文笔皆稍嫌逊色。
洋务派官僚从事的文化、教育事业，在短期内造就了一批实用性人才。不过，中国人对西学认识的逐渐深入，以及新式教育的日渐发展，对传统中学乃至清王朝的统治根基都造成了一定程度的削弱。这是洋务派所始料未及的。
第二次鸦片战争以后，外国公使驻京和清朝政府推行“借师助剿”政策，开始改变了清朝传统的外交格局，出现了所谓中外“和好”的局面。外国公使驻京，对外交涉成为重要的政府职能之一。也正因为如此，清朝政府对原有的外交体制进行变革，开始派遣使节，走向世界，与不同国家建立起外交关系。
为便于办理外交事务及其他洋务事业，1861年1月，奕?奏请设立“总理各国事务衙门”。总理大臣由皇帝指派，奕?为首任总理衙门大臣，此外还有大学士桂良、户部左侍郎文祥。总理衙门的职权主要是办理外交，此后范围不断扩大，经管通商、海防、军务、关税等事务。总理衙门对中国社会发展起了一定作用，也是清朝中央政府处理与外国人相关事务的权力中枢。
随着总理衙门的设立和中国利权的不断丧失，清朝政府除开放原有五口通商口岸外，又开放了大批通商口岸。为管理相关事务，清朝政府内部又出现了了南、北洋大臣。第二次鸦片战争后，东南沿海与长江沿岸增开口岸8处，清朝政府设立总理衙门后，又设钦差大臣管理江、浙、闽、粤、内江各口的通商交涉事务，起初沿用“五口通商大臣”名称，或称“上海通商大臣”、“南洋通商大臣”等，主要管理东南沿海和长江沿岸通商以及中外交涉事件。南洋大臣驻上海，初期由江苏巡抚薛焕、李鸿章相继兼任。1865年李鸿章调署两江总督，南洋大臣至此由两江总督兼任。自1866年曾国藩回任两江总督以来，南洋大臣先后由湘系集团官员曾国藩、曾国荃、左宗棠、沈葆桢、刘坤一等人担任，前后达40年之久。
北洋大臣设于1860年，初由崇厚兼任，名为“三口通商大臣”，负责管理天津、牛庄（后改营口）、登州（后改烟台）三口通商交涉事务。1870年后，清朝政府将山东登莱青道所管辖的东海关、奉天通奉锦道所管辖的牛庄关，归北洋大臣管理。三口通商大臣改称“北洋通商大臣”，或称“北洋大臣”，并加“钦差”名义，例由直隶总督兼任。除管理原有三口通商事务外，还兼督北洋海防，办理招商、路矿、电线等事务。
早在1854年，外国侵略者就借机窃取了上海海关的管理权。第二次鸦片战争后，他们把在上海所实行的办法推广到中国其他通商口岸，建立起一套海关制度，并予以全面掌控，形成定制。中国海关总税务司最先由英国人李泰国担任，1863年改由英人赫德（Robert Hart）继任，直到1909年去职。他在华担任总税务司达45年之久，而英国人控制中国海关长达半个世纪。总税务司掌握海关全部行政和人事大权，各口税务司对总税务司负责，各口税务司及高级职员由英、法、美、德等国人但任，中国人只能充当一般职员。
1865年总税务司公署在北京成立。由于清朝政府国库收入越来越依赖海关税，因此海关权愈加重要。由于海关总署机关直接设在北京，于是赫德不仅在经济上控制了清朝政府，在政治上也产生一定的影响。总税务司公署名义上隶属总理衙门，但赫德却经常凌驾其上，多方干涉中国政务。清朝政府的许多重大外交活动，赫德几乎都参与。总理衙门经办的某些外交事务，也要听取赫德的意见。
1866年2月，总税务司赫德向总理衙门请假半年，前往欧洲旅行，并希望带一两名同文馆学生前往。奕?同意赫德的建议，但认为同文馆学生皆为少年人，于是派遣斌椿父子及同文馆3人组织的观光团游览英、法、德及丹麦、比利时诸国，了解西方国家情况，寻求可资借鉴之处。斌椿，字友松，汉军正白旗人，曾任山西襄陵县知县。1864年为赫德办理文案，其子广英襄办。斌椿一行3月从北京出发，5月抵法国马赛，开始了对欧洲各国为期近3个半月的考察访问，8月从马赛启程回国。此次访问并非正式派出使节，而是考察访问。斌椿把游历国外期间的所见所闻写成《乘槎笔记》，记录下在西方的所见所闻。于是，斌椿等人成为了近代中国第一批出国了解西方的探路人。
1867年11月，清朝政府任命即将卸任回国的美国驻华公使蒲安臣（Anson Burlingame）为特命大使，总理衙门章京志刚、孙家谷为办理中外交涉事务大臣，英国人柏卓安（John M. Brown）、法国人德善（E. de Champs）为左右协理，另有中国秘书和随行人员30多人，组成使团出使欧美各国。1868年2月，使团正式出访。7月，蒲安臣代表清朝政府同美国签订了中美《天津条约续增条约》，即《蒲安臣条约》。此为中国近代史上首个对等条约，美国承认中国为平等国家，声明不干涉中国内政，还规定“大清国与大美国切念人民互相来往，或游历，或贸易，或久居，得以自由，方有利益”。该条约既为中国幼童留美提供了便利，也为华工出国打开方便之门。美国之行后，该使团游访英、法、俄等国。1870年，蒲安臣途中病逝，使团在志刚的带领下又访问了比利时和意大利，10月回到北京。蒲安臣使团是清朝政府正式派遣的第一个出使欧美的使团，访问10余国，加强了清朝政府同西方各国的相互了解，为日后遣使出洋开辟了道路。
《天津条约》确认了外国公使驻北京的特权。英、法、俄、美等国随后相继在北京建立公使馆，直接对清朝政府进行外交讹诈和政治控制，干涉中国内政。随着外国使节驻京、遣使出访的展开，以及处理外交事务的需要，清朝政府在外国建立使馆已刻不容缓。1876年，清朝政府任命郭嵩焘为驻英公使，是为中国第一个驻外公使。此后，清朝政府相继任命驻美、西班牙、秘鲁、日、德、法、俄等国公使，80年代增设驻意大利、荷兰、奥地利、比利时等国公使。同时，总理衙门制定《出使章程》12条，规定了驻外人员的品级、薪俸和年限等，使中国遣使驻外制度化、正规化，也使中外关系实现了对等化，打破了多年来只有外国使领常驻中国而没有中国代表常驻外国的局面。