1866年6月，左宗棠向朝廷连上两份奏疏，建议“

设局造船、御侮自强

”。就在左宗棠得到朝廷的准许，甩开膀子干得正起劲的时候，他被

转任陕甘总督。在万般不舍中，他向朝廷推荐沈葆桢接任福建船政大臣。

沈葆桢不仅重视造船业的发展，同时也非常重视通过船政学堂培养人才。“船政学堂除学习制造之外，尚有操纵驾驶课程，则由英法两国的洋员所分任。船政学堂初名‘求是堂艺局’，设于福州城内及城外二处；同治六年（1867）九月，始迁往马尾造船厂之内。内分制造及驾驶二科，制造学堂又名前学堂，教授法语，学习造船技术。驾驶学堂又名后学堂，教授英语，学习管轮及驾驶。”（王家俭《李鸿章与北洋舰队》

这个阶段对工程技术人才的培养，成效显著。7人能够独立完成机器制造，21人半年后达到此技术。工人中有186人、徒工中有87人能独立按图加工。有9人能完成船身的设计，其中7人将来可为工程师。如果假以时日，继续研究，有24人可充任工程师、53人可充任工头等等。在洋匠离开后，大约有412名中国工程技术人员，将会承担起船厂的造船任务。

船政学堂还为中国近代海军培养了自己的军官，14名军官经过理论和实际操作的培训，已经可以独立驾驶军舰，12人在教练指导下可以进行驾驶。还要9名军官已经掌握了航海理论知识，42名学生正在学堂学习中，林泰曾、刘步蟾、邓世昌、李和、张成、严复、何心川、蒋超英等人都是其中的佼佼者，他们中有些人后来成为北洋舰队的中坚力量，并在反侵略的战争中为国捐躯。

1874年4月，日军3500人侵入台湾，遭到当地民众顽强抵抗。朝廷任命沈葆桢为钦差办理台湾等处海防兼理各国事务大臣。6月14日，沈葆桢从马尾亲率福州船政局所造安澜、伏波、飞云号军舰前往台湾。他布置安澜、飞云、伏波、靖远、振威、杨威常驻澎湖，“福星”驻台北，“万年青”驻厦门，“济安”驻福州，“永保”、“琛航”、“大雅”3艘货轮担负运输任务,“测海”号负责消息传递。李鸿章紧急调动驻扎在徐州的铭军精锐13营6500人赴台，并运去洋炮20门，火药若干吨。

从当时中日双方的军事实力对比来看，日军从军舰、兵力、后勤等方面都处于下风，毫无取胜的把握，被迫坐下来在北京举行会谈。在50天的会谈中，日方强词夺理，纠缠不休。经英、美、法三国出面调停，清政府面对日本的无理要求决定妥协，最终以赔偿日本白银50万两换取日军撤出台湾。李鸿章私下不满地说“不指以为不是，犹要出五十万，犹以为了结便易，庸怯之甚，足见中国无人，能毋浩叹？”

清政府对日妥协的客观原因在于面临多重困难，国库财政收入拮据，钱袋子太瘪，太平天国和捻军刚刚剿灭，生产力急需恢复，西北有回民起义和新疆的阿古柏叛乱，南面在越南与法国关系紧张，骨子里面瞻前顾后，前怕狼后怕虎，缺乏与日军决战的勇气。

日军侵台事件给沈葆桢以极大的刺激，更加坚定了建设中国近代海军的决心。同时，对日本的侵华野心和台湾的战略地位有了一个新的认识。他认为，台湾孤悬海外，实为东南七省之门户。他主张要加强台湾的行政领导和军事防卫，将福建巡抚和南洋海军总统都移驻到台湾，在台湾开山理番，开发基隆煤矿，增设台地州县等。他这些措施大多被清政府所采纳，从而揭开了台湾近代开发的序幕。

沈葆桢在主持福州船政局期间，并不是一帆风顺的。他深知打铁还需自身硬，为练好企业内功，做到令行禁止，遵守厂规厂纪，他不惜采用严刑峻法，对违反规定者毫不手软，施以重刑。有时人笔记记载了这样两件事情，可以看出沈葆桢的铁腕手段。某官员在采购原材料时欺上瞒下，弄虚作假，沈葆桢发现后，立即命人将这个官员绑了起来，以“阻挠国是，侮慢大臣”的罪名杀之。某日，有工人见到洋匠的洋服，好奇之下偷为己有，沈葆桢斥其“太不替中国人做脸”，喝令处斩。

沈葆桢恩威并举，在严格纪律的同时，给予工人们较高的劳动报酬，高于江南制造局。如，无技术工人月薪4.5至7两，江南制造局为2.33至4.7两。技术工人月薪7至21两，江南制造局为5.7至15两。高工资而且从不欠薪，所以工人们的积极性都很高，表现出色，以较快的速度学会了使用洋机器。

沈葆桢可以用强硬手段治理好船厂，可是对保守势力反对建厂造船的阻力，却颇让他既愤怒又头疼。内阁学士宋晋以造船靡费太重为名，上奏朝廷建议停止造船。福州船政局所在地的闽浙总督文煜也在福建遥相呼应，予以支持。福州船政局在内外夹击下，生产几乎停顿，濒临关闭的边缘。在此关乎中国造船业生死存亡的关键时刻，曾国藩、李鸿章、左宗棠等人，给予沈葆桢以大力支持，他们纷纷上书朝廷，据理力争，方才化解了这场危机。

1875年5月，朝廷任命沈葆桢为两江总督兼办理通商事务大臣，兼办南洋海防，他不得不离开奋斗了8年的福州船政局。他的继任者走马灯般地换了一茬又一茬，虽然有的小有成就，但终究没有大的建树。如，吴赞诚将船政局从生产木质船转产铁肋木壳合构船，提高了船厂的造船水平。黎兆堂开始生产铁木合构的巡洋舰，时称巡海快船。李鸿章称赞快船“与购之外洋者相等，而与铁甲船相辅并行，为用甚大”。后又陆续建成2400匹马力铁肋铁甲舰平远号、镜清、开济号巡海快船。但与西方先进造船技术相比，仍然有很大差距。

甲午战争战败后，清政府决定大批聘用洋员洋匠，结果船厂被法籍监督杜业尔所操纵。杜业尔“骄焰滔天”，“遇事专擅”，“贪污冒领”，造成种种弊端，经过中法长期交涉，始将杜业尔解聘，但船厂亦自此几乎陷于停顿。（王家俭《李鸿章与北洋舰队》73页）1907年，清政府饬令惨淡经营的船政局停止造船。