京中关于正途士子学习天文算学的争论结束的时候，江南的局势也发生了巨变，曾国荃率领湘军攻克了太平天国的国都天京，李秀成也被俘虏，虽然仍有余部作战，但太平天国失败已成定局。统率数万大军的曾国藩只怕朝廷猜忌，自剪羽翼，将湘军大部裁撤。而李鸿章的六七万淮军，也上奏请裁，但当时广东、福建太平军尚在活动，而江北的捻军势头正盛，朝廷不敢掉以轻心，只让淮军裁撤了数千老弱，大部分保留了下来。裁湘留淮，李鸿章及其率领的淮军地位更加突出。
朝廷论功行赏，赏曾国藩太子太保衔，封一等侯，世袭罔替；赏曾国荃太子少保衔，封一等伯；李鸿章也被赏一等伯，戴双眼花翎。淮军将领、江苏属僚，都纷纷到苏州祝贺。
海关道丁日昌来的时候，李鸿章屏退访客，专门接见。丁日昌出任上海关道不到半年，但整顿海关，清理讼案，收回英法驻军久占不还的地方，又一心为中国商人争利益，声望相当不错。他不是正途出身，不像正途士子耻于谈洋务，对洋务实业特别用心，颇有见解。他对李鸿章说，如今长毛已经树倒猢狲散，江北的捻子也是秋后的蚂蚱蹦跶不了几天。天下大局将变，洋务的用心也应当变。
李鸿章极感兴趣，点头鼓励他说下去：“雨生，你说下去，我愿闻其详。”
“船坚炮利，是外国的长技，其挟制我中国也在此。船炮两项，既然不能拒之门外，那就用心效仿，夺其所恃。大人自到上海，设立外洋军火局，广觅巧匠，击锐催坚，着有成效，但轮船一项，却是力所未及。轮船可以造为炮舰，攻城略地，也可造为夹板商轮，运销货物。自从上海开埠以来，原有中国商船迅速衰败，就是因为外商轮船运货量大，行驶便捷，实在无法与之竞争。中国必须赶紧仿造轮船，既可为水师张目，又可令商民购雇，于国计民生关系匪浅。现在中外关系还算融洽，内乱也将平定，军费开支必将大幅减少，筹措造船经费也有可能，应当尽快购买机器，筹建轮船厂，派中国巧匠，随外国匠人专意学习，试造轮船。这是关系中国元气的大事，将来元气固，外邪自不能侵，所谓十年生聚，十年教训之道，恰在于此！”
李鸿章十分赞同，说：“雨生所说，称得上远见卓识。去年曾老夫子就派容纯甫到美利坚去购买制器之器，正是为建机器局。”
丁日昌说：“容纯甫之行，当然极其重要，但要造轮船，所需机器极多，他所购买未必能够齐全，也未必适于造船，而且万里大洋，要运回来总要一年半载。上海有几处洋人开办的修造轮船铁厂，不如设法购买一处，可以直接入手试造。”
李鸿章拍案赞赏，问丁日昌是否已经有了眉目。
丁日昌说：“现在正用心寻访，但八字尚未一撇，不敢说有眉目。”
李鸿章说：“此事不能拖，你赶紧写个呈文，由我咨请总理衙门，争取尽快办理。”
丁日昌的密函写好，李鸿章立即转呈总理衙门。同时专门给总理衙门大臣薛焕去一封信，说明仿造船炮的重要，希望他能从中促成——
粤逆流毒，几遍天下，幸赖宗社之福，群帅之力，渐次芟除。惟鸿章所深虑者，外国利器强兵，百倍中国。内则狎处辇毂之下，外则布满于江海之间，实能持我短长，扼我咽喉。盱衡今日，我之兵将靖内或有余，御外侮则不足。倘不及早自强，变易兵制，废弃刀矛弓箭，专精火器，选用能将，勤操苦练，则绿营岂可足恃？海口艇船师船，倘不概行屏逐，仿立外国船厂，购求西人机器，先制夹板火轮，次及巨炮兵船，则水师岂可恃？夫兵制关立国之根基，驭夷之枢纽，今昔情势不同，若仍循数百年积习，纽祖宗成法，可危孰甚。中土士夫不深虑彼己强弱之故，一旦有变，曰我能御夷而破敌，其谁信之！鸿章略知底蕴，每于总署函中，稍稍提及。朝廷即欲变计，亦恐部议有阻之者，时论有惑之者，疆吏有拘泥苟且而不敢信之者，天下事终不可为矣。觐唐仁兄知爱素深，究心机要，附陈一一。弟鸿章顿首。
事情十分顺利，总理衙门很快回函，称赞丁日昌“洞见症结，实能宣本衙门未宣之隐”，授权李鸿章通盘考量筹划设立船厂事宜。李鸿章则安排丁日昌加紧寻访。此时，他将赴金陵监临乡试，打算顺便将此事向曾国藩禀报商量。
乡试每三年在省城举行，从秀才中考取举人。时间在八月上旬到中旬，正是桂子花开的时节，因此称为桂榜。江南乡试是江苏、安徽两省合闱，在南京城举行。但自咸丰三年，太平天国定都南京，江苏、安徽大部沦陷，战事不断，除了咸丰九年借浙江地方举行一届外，到今年累积三届未曾举行。曾国藩体谅江南士子渴望补行乡试的心情，虽然已经过了试期，他仍奏请朝廷准于十一月举行。李鸿章作为江苏巡抚，循例应入闱监临。李鸿章一到金陵，即将购买洋人铁厂的计划报告曾国藩，曾国藩十分支持，表示将来容闳从美国购买的机器到沪，可以合二为一，将来的制造局不仅可以造枪炮，造轮船，举凡民生所需的机器，能制造的均可制造。
李鸿章十一月底回到苏州，丁日昌闻讯而来，第一句话就是：“大人，铁厂的事基本定局了！”
丁日昌一直上心寻访，在虹口物色到了一个美国人开办的旗记铁厂，厂主有意转让。原来，这个铁厂主要是修理轮船，同时还制造洋枪大炮。铁厂紧邻商业区，在这里制造大炮，周围的居民和商家都不高兴，担心他的火药不小心自爆，所以经常找麻烦。厂主科尔是技师出身，技术比较过硬，但经营上却稍欠火候，与中国人打交道更非所长。所以自投产以来，一直是半死不活，今年下半年实在撑不下去，透出卖厂子的口风。他的机器设备在上海是数一数二，所以丁日昌闻讯非常感兴趣。他与科尔交涉过几次，科尔视厂如命，一时拿不定主意，几经反复。
“现在怎么同意了？”李鸿章问道。
“多亏了唐国华，他出力不少。”丁日昌于是介绍起事情的来龙去脉。
唐国华是广东香山人，少年入洋行，后来跟着洋人学洋文，干洋行通事。同治元年进上海海关当通事兼总理进出口税单，去年因为收受华商贿赂被革职，一直在找机会脱罪。听说丁日昌在为购买旗记铁厂的事情犯难，他便自告奋勇去与厂主科尔交涉。他与美国驻沪领事搭上关系，又善于与洋人交往，所以很快说动了科尔。他为科尔出主意说，你舍不得自己的工厂，那你完全可以不离开自己的厂子嘛，将来可以继续留在厂里帮着管理，与自己办厂差不多。科尔又提出厂里的洋人工匠都是他重金聘来的，不忍把他们赶走，也必须留任。唐国华报告丁日昌，丁日昌立即答应下来，本来也要聘请洋人来教习华人，原有的洋技师留下来比新聘更方便。唐国华因为在洋行见多识广，把旗记铁厂所有机器物料逐一核实价格，机器价值约四万两，外加铁煤等物料计两万五千两，最后以六万两白银成交。唐国华自己愿意出白银二万五千两，当年与他同时被革职的海关扦手张灿、秦吉各出银七千五百两，凑够四万两，买下整座铁厂报效。条件嘛，就是免去革职的处分，重新回海关供职。
李鸿章问：“纳银赎罪，国家有明文，应该问题不大。这个姓唐的当初被革职是怎么回事？”
丁日昌回道：“卑职刚出任海关道一职，明令禁止收受陋规。可是端午节唐国华等人仍然收华商银两，卑职当时也是急于立威，就把三人交由上海县审讯，后来唐国华多次上禀帖为自己剖白，卑职这才知道处理得有些欠妥。”
“怎么欠妥了？”李鸿章有些不明白，收受贿赂理应被革职，有何不妥？
丁日昌解释道：“华商每遇洋船装货，订立的合同及水脚总单还有洋行保险，都用的是洋文，华商往往不能辨识，一直托唐国华翻译，偶然送给银两酬劳。后来因为经常找他翻译，就不再一单单计酬，改为送节例银两。因为是按劳取酬，所以唐国华认为不能算是陋规，因此未加纠正，不料正撞到卑职的枪口上。”
“这是姓唐的说法，上海洋行通事有的是，要翻译个合同花几钱银子找个通事就能办妥，为什么华商偏偏要麻烦他这位海关通事？还不是为了通关方便？无论他怎么狡辩，也还是在受贿。”
丁日昌说：“大人明鉴，不过，旗记铁厂要买到手，非他出力不可。还请大人抬手放他一马。”
李鸿章点头说：“事急从权，我们不妨成全。他受贿定案是多少银子？”
“一万五千两。他如今报效二万五千余两，似可以赎罪。”
“可不可以赎罪，全在你我一念之间。雨生，这人本事如何？”
“他办事非常利索，脑筋也转得快，是海关业务一把好手。”丁日昌已经受了唐国华的好处，自然为他说话。
“是人才埋没了可惜，不妨网开一面。可是，有才能的人往往自作聪明，你要盯紧了，让他手脚干净些。你还要防止落入他的圈套，不要让他和洋人合起来算计你。”李鸿章认为他与洋人谈了几个月都无结果，怎么姓唐的出面就谈成了，而且银子还谈下来了接近一半，这事就有些可疑。丁日昌也怀疑过，不过当初与科尔谈的时候，的确是十万两一两也不肯减，而且还迟迟下不了决心，那时候唐国华还不知道这件事情，不可能与洋人勾结。
李鸿章说：“买下铁厂是当前最急于办成的大事，这些细故不必计较。只是要为唐某人脱罪，光你来说不合适，这件事应该让臬司衙门提出来。对了，你还要让姓唐的在总税务司赫德那里走走门路，总税务司出来说话，将来我给朝廷上奏，说起话来也硬气。”
“对，海关是总税务司管理，由赫德为海关人员说句话，比我们自己来说管用得多。”丁日昌一想也是。
“还有一件事，既然洋人在租界造枪炮商民都反对，将来我们建局一样会有人反对，而且在租界里，容易引起事端，必须另择地建厂。”
“是，这件事卑职已经考察过了，上海炸弹局所在的高昌庙，远离租界，人口较稀，将来制造局就在此地建新厂。”临来之前，丁日昌已经去考察过，说起来胸有成竹。
“好。铁厂一旦买下后，就立即着手筹建新厂，更名为江南制造总局，以绝洋人觊觎。老夫子已经答应，容闳从美国买回的机器，也并入制造局；你和韩殿甲主持的两个洋炮局，也全部并入。马格里的洋炮局就不并入了，免得将来他生觊觎之心。江南制造总局就由你来主持筹建，需要什么人，你考察好了，到时候由我帮你调遣。此事暂时不必上奏，等办出眉目了，我再奏请朝廷。”
李鸿章对江南制造总局寄于莫大希望，将来不仅要制造洋枪洋炮，还要以机器制造机器，铸钱、织布、挖河等机器都可仿制，触类旁通。“雨生，这些年和洋人交往多了，听洋人讲，他们不仅洋枪洋炮靠机器制造，纺织、农具、炼铁、开矿，无一不采用机器，人力大为节省，一台机器可抵十余人甚至百余人力，正因为有机器推动百业，因此洋人国家面积比我们小，人口比我们少，所产物品却不比我们少，价格还比我们便宜，百姓日渐富裕，国家日渐富足，这是他们船坚炮利的基础。所谓民富国强，富国强兵，都源于机器制造！我们学习洋人，仅购买、装备洋人的机器不行，我们得学习洋人制造机器之法，学会用机器制造机器，这才是根本。曾老夫子幕中有一个年轻才俊叫薛福成，他上了一份万言书，其中也说到要学习洋人的技巧，他说将来如果以机器制造机器，百工皆用机器，则民可富、国可强、兵可壮。只可惜大清有这种见识的万无其一！怎么办？责任还要落在我们这些封疆大吏身上，我们不能仅仅有这种见识，关键是要来推行。”
江南制造总局还在筹建中，李鸿章已经由此瞻望到机器制造的重要、国富民强的远景，他的思维和眼界令丁日昌十分佩服：“大人的眼界真是令卑职惭愧。卑职眼前只看到买下铁厂，赶紧制造枪炮弹药，没有您的高瞻远瞩。”
李鸿章笑笑说：“雨生也不必恭维我。我在上海日久，见识了大清与洋人国家的差距实在太大，我们就是赶紧追赶，怕没有二三十年也难以超越。我们不管别人说什么，骂什么，洋务事业必须能早一日是一日，能早办成一件是一件。”
丁日昌抓紧办理，先是将两个洋炮局设备并入，又采购了部分机器，到了同治五年春天，江南制造总局已经开始完全用机器试制洋炮和开花弹，机器装备完全超过了马格里主持的苏州洋炮局。容闳购买的机器再有几个月就可到沪，据留用的美国技师说，江南制造总局将是好望角以东第一大机器局。
丁日昌加紧制定开局章程，打算请李鸿章正式向朝廷入奏。然而，此时京中政局忽生变故，议政王被罢黜了！
事情的根源，在于慈禧经过几年的历练，对朝政已经十分娴熟，对权力又特别贪恋，而议政王势力强大，在细节上又不够检点，慈禧便暗生怨怼。安德海极善察言观色，便鼓动御史蔡寿祺上折弹劾议政王徇情、贪墨、骄盈、揽权。慈禧打算拿这个弹折敲打一下议政王，如果他能够伏首贴耳也就算了，没想到议政王不以为然，叔嫂当殿争执，慈禧说：“你处处与我作对，我革了你的官爵！”
议政王回怼说：“你可以革我的官，夺我的爵，但却革不了我是先皇皇子的身份！”
叔嫂闹崩，慈禧像当年对付肃顺一样，事先起草了一份上谕，避开军机，召见大学士，宣布把议政王逐出军机，革去一切差使，并令六部九卿科詹翰道议罪。对议政王不满的人很多，但当前局面却少不了他，尤其是捻军还在纵横驰骋，此时朝局稳字为上。结果宗室亲贵、大学士都上折求情，慈禧见好就收，以议政王认错了结，恢复一切差使，却去掉了议政王的称号。
这次朝局动**持续了一个多月，等恭亲王复出，李鸿章打算上奏时，江北战局又生大变，朝廷依为长城的蒙古王爷僧格林沁，在追击捻军时陷入重围，在山东曹州被捻军杀死。朝廷震动，京师戒严，急令曾国藩出任钦差大臣，率军北上，到山东督办鲁、直、豫三省军务，李鸿章则署理两江总督，朝旨要求即刻起行。
即刻起行是办不到，此时湘军已经裁撤，能随曾国藩作战的不足万把人；而僧格林沁所部蒙古骑兵已经谈捻色变，能依赖的就是李鸿章的淮军。淮军一面要防守江苏，还派出一支到广东作战，朝廷又要派一支人马乘轮船到天津，以防堵捻军北上。军马未动，粮草先行，这一切安排妥当，已经是半月后。李鸿章立即起程，五月底赶到金陵，与曾国藩交接督篆。
李鸿章署理两江总督，主要任务就是为老师曾国藩筹饷。湘淮大军粮饷以及制造采办军火，再加甘肃等省协饷以及京饷，每月开销需要四五十万两，而上海关税加厘捐，四处罗掘，每月只能凑起三十余万两，何况裁撤的湘军还欠饷四百余万两。结果先是湘军悍将鲍超的霆军索饷闹哗变，影响所及，共二十余营哗变。等东挪西借，暂发三月饷银安抚下去，江苏籍御史又联名弹劾李鸿章横征暴敛，要求裁撤江苏厘卡。好在朝廷知道李鸿章的苦衷，下旨江苏厘局不可裁，御史结党腾谤，非光明正大。
弹劾的事情有惊无险，却是把李鸿章闹得焦头烂额。等这一切办出点头绪，已经到了七月底。此时丁日昌已经拿出江南制造总局开办章程两三个月，不能再拖，必须立即上奏。
按照丁日昌制定的开办章程，制造局当前先以制造军火为主，将来可试造轮船及民用机器，所需经费每月包括房租、薪金及采购物料，大约一万两左右，虹口地方华洋杂处，房租又贵，必须尽快择地建新址。但这都需要钱，一年十几万两的经费，对捉襟见肘的两江而言是一笔不小的负担。尤其是李鸿章刚刚被人弹劾，再增这项开支，更是难上加难。
丁日昌只怕此事要黄，与李鸿章商量，可否奏请朝廷，从四成关税中挪拨一部分，挹注江南制造总局，以减轻江苏的负担。
李鸿章连连摇头，开办机器局京中反对的本就大有人在，此时正筹备直隶防务，如果要朝廷拿钱，此事难免功亏一篑。
“雨生，再难，江苏自己想办法也要把制造局办起来。经费的事不要打关税的主意了，还是由你和藩司设法腾挪。至于苏省人骂我横征暴敛，反正已经骂了，挨百姓的骂，能办成这件大事，也算值了。”
事情就这样定下来，李鸿章立即上奏朝廷，除了简要叙述办局经过以及开办章程，像一往的重要奏折一样，除了叙事，还要做一番分析，阐明兴办制造局对未来国家发展的重要意义——
机器制造一事，为今日御侮之资，自强之本。洋机器于耕织、刷印、陶埴诸器，皆能制造，有裨民生日用，原不专为军火而设，妙在借水火之力，以省人物之劳费。臣料数十年后，中国富农大贾，必有仿造洋机器制作，以自求利益者。臣于军火机器注意数年，督饬丁日昌留心访求数月，今办成此座铁厂，当尽其心力所能及者而为之，日省月试，不决效于旦夕，增高继长，尤有望于方来，庶几取外人之长技，以成中国之长技，不致见绌于相形，斯可有备而无患，此则臣区区愚诚所觊幸者也。
这份奏折很快发交到了恭亲王手中。他刚被罢免了议政王封号，办起事来不免有些瞻前顾后，但不办，则又于心不甘。宝鋆出了个主意，为了避免满人责备他太倚重汉人，也避免机器制造全握于汉人之手，不妨让三口通商大臣崇厚也创办天津机器局，这样容易在太后那里获准通过。恭亲王从善如流，以此上奏，果然在慈禧那里顺利通过。
江南制造总局得到朝廷、曾国藩和李鸿章的大力推动，创办前三年就投入五十多万两白银。其中购买旗记铁厂六万两，容闳从美国购回机器共六万八千两，从高昌庙购置土地和建厂房二十四万两，在虹口旧厂的房租、薪工、物料等支付十七万两。以后规模不断扩大，经费每年虽无定数，约计不下五六十万两。1867年搬到高昌庙镇，建有机器厂、洋枪楼、汽炉（锅炉）厂、铸造厂、轮船厂等；1880年后又相继建成炮弹厂、水雷厂、炼钢厂、栗色火药厂、无烟火药厂等。所产枪炮等军工产品供各省清军使用，促进了清军装备的近代化。中国第一门钢炮、第一支后装线膛步枪，这些超脱了冷兵器痕迹的近代意义上的御侮之器都出自江南制造总局之手。从林明敦式后装线膛枪，到德国的新毛瑟枪；从前装线膛炮到后装线膛阿姆斯特朗炮，江南制造总局无不在仿制中很快追赶上世界先进水平。江南制造总局不仅是近代中国最大的军工企业，也是除福州船政局外最大的造船企业。1876年，建成中国第一艘铁甲军舰“金鸥”号，1918年，为美国人建造了四艘万吨巨轮。除了机械制造之外，江南制造总局附设有广方言馆（即语言学校）翻译馆以及工艺学堂，在1868到1907年之间，译书达一百六十种，培养了中国极为稀缺的翻译和科技人才。虽然它有贪腐严重、效率低下等种种问题，但毫无疑问，它为中国的近代化做出了不可磨灭的贡献。