战舰。中国人曾造出过远航印度洋的郑和宝船，但没有突破用木造船的观念。另外，古代所有船的动力都是风帆和人力桨。美国人富尔顿于1807年把瓦特发明的蒸汽机装到了船上，成为动力。这种船最初是木铁结构，大部分部件仍是木质的，称为轮船。洋务运动开始不久的1866年，马尾造船局、江南制造局等开始制造出轮船。这些轮船和购买的外国轮船一起装备了中国的福建海军、南洋海军和北洋海军。这时西方的造船技术又进了一步，战舰变成了铁甲舰。而中国的造船局还造不出铁甲舰。1884年8月23日的中法战争中，法国舰队击毁了中国福建海军的30艘船只，基本上消灭了这支海军。1885年，李鸿章通过中国驻德国公使李风苞首先从德国购买来“定远”、“镇远”（6000匹马力）和“济远”（2800匹马力）三艘铁甲舰，接着又从德英两国买来一批新舰只，随之建设了军港、炮台、船坞等，请了一些外国人参与海军的技术工作。北洋舰队装备了一流的铁甲舰，成了中国海军的主力。1894～1895年中日甲午海战中，北洋舰队遭到重创，此后不得不慢慢重新组建，新建的北洋海军实际上已不能担当御侮的责任，不过，它的技术装备却有改进。1905年，北洋水师在天津设立无线电报学校，并从意大利买入7台马可尼（1874～1937）发明的电火花式无线电报机，在4艘军舰上安装了这种设备。此时，军队中也有了无线电报机。
火器。中国原是火器的故乡，但枪炮的制造没有精密化。欧洲人在明初有了铁管步枪，而且在上面装有瞄准具，明末时发展成为用燧石发火的燧发枪。1800～1818年间，英国人用化学方法造出了雷汞，发明了用击锤打击雷汞的步枪点火方法，淘汰了燧发枪。炮的铸造更精密，也采用了雷汞底座的发火方法。但枪炮的子弹都是从前端装入的，所以一般叫前装枪炮。1860～1870年洋务派买进或在各地机器局所造的枪炮都是前装枪炮。而欧洲军队的武器又在向后装枪炮发展。1835年普鲁土人德塞色设计出后装枪。1848年欧洲各国开始生产后装枪，意大利和法国人在设计新型的后装大炮。1870年的普法战争用的便是后装枪。1870年后，后装枪通过武器交易市场进入中国。1880～1890年，中国已能够自己制造后装枪炮，甚至仿制某些发明不久的连发步枪和重机枪。自然，中国洋务工厂生产的规模还不能满足改变军队装备的需要。1895年甲午战争失败后清朝开始建设新式陆军，装备依然主要依靠输入。1910年，清廷还向法国购买了一架沙麦式飞机，并在南苑创办了飞机试行工厂。
养兵、练兵之法。自从1840年鸦片战争的炮声响起之后，中国在军事上的彻底失败导致了军队近代化过程的开始。最先出现的近代化军队是曾国藩的湘军、李鸿章的淮军和海军，其中只有李鸿章的北洋舰队才基本上实现了装备的近代化。他们的陆军还是一种火器和冷兵器混用的准近代化军队。尽管如此，曾和李仍然依靠自己的武装成了清廷举足轻重的权贵。甲午战争失败后，清廷才下决心建立新式陆军，便命袁世凯（1859～1916）在天津小站编练新军（1895年开始），张之洞在湖北时也编练了一批新军。这种新军在武器装备、服装、训练方法和编制等几方面都是完全新式的。正是这些用近代武器武装、用近代方法训练出来的军队，标志着中国军队的主体部分最终告别了冷兵器时代，并且在中国20世纪初的历史中扮演了举足轻重的角色。
西学东渐的节奏
随着1860—1895年间洋务运动的开展，社会上一些有经世致用之学的知识分子被搜罗到政府和洋务机关新设的书馆、译局和企业中，开始比较系统地介绍西方的技术和科学。这是洋务运动的需要。不了解西方的技术和科学知识，新工厂中的机器和技术工艺就无法掌握。从此，西方的机械知识、力学、物理学、化学知识和电学知识等，开始大量地进入中国社会，并同近代化的产业联系在一起。与此有关的三项工作最为重要。
第一是开办与洋务有关的书局和译局。在这类机构中出现了一批中国近代科学家。1862年，清廷设立了由美国传教士丁韪良（1827～1916）主持的“同文馆”。1863年又在上海设立了“广方言馆”，1864年在广州设“广方言馆”。广方言馆和同文馆一样，一般都由外国人主持，是招收一批青年学习外语的书馆，也兼学一些自然科学。1868年上海江南制造局设立了由英国人傅兰雅（1839～1928）主持的译书馆。另外，英国人麦都斯于1847年在上海开始经营“墨海书馆”。这些译馆和书馆中有大量中国学者参加，他们和外国人一起翻译、研究、介绍和出版西方近代科学技术知识。这种译馆和书馆的开办，标志中国学者在洋务运动兴起之后已经与清朝中期以来那种个人的、与西方隔绝的学术研究时代告别。
在这类译馆和书馆中工作并有突出成就的有数学家李善兰（1811～1882）。他在上海的8年中同外国人合译了80多卷天文、数学和力学著作。其中徐光启和利玛窦未完成的《几何原本》后9卷（共15卷）是由李善兰和英国人伟烈亚力（1815～1885）、艾约瑟（1823～1905）等译完的。李善兰最先把牛顿力学较系统地介绍到中国。他1860年离开上海后，在官僚徐有壬和曾国藩手下当了几年幕僚，于1868年到北京同文馆，担任天文算馆总教习达十几年。在这段时间里，李善兰独立地证明了数学中有名的费尔玛定理，并且独立地研究得出了一些定积分公式。李善兰工作的意义是相当重要的。因为翻译本身就是创造，中国古代科学中的概念和西方科学中的概念必须准确地对应起来才有助于中国人理解，而且近代科学的一部分概念是新的，需要造相应的新词和新符号来表达。李善兰创造了不少今天还在用的符号。
另外一个近代科学家是华蘅芳（1833～1902），他和英国人傅兰雅合译数学著作。概率论是他们介绍到中国的，最初译为《决疑数学》。华蘅芳的译文通顺易懂，超过了李善兰的译文。他翻译的英国人赖尔的《地学浅释》中已提到了进化论，但还没有提到达尔文的名字。1887年在天津武备学堂教数学时，他设计制造了中国第一个氢气球。
化学家徐寿（1818～1884）和李善兰、华蘅芳齐名。他编译过包括《化学鉴原》在内的十几种化学书，在编译时创造了众多的新元素的汉字名称，今天化学元素的造字方法是他开创的。徐寿在安庆时和华蘅芳一起设计出了由中国人制造的第一艘蒸汽机推动的汽船。徐寿在自己研究的基础上很快掌握了近代技术工艺。他1867年在上海江南制造局工作时，曾指导船炮枪弹制作，并自制镪水、硝棉、雷汞、炸药等。他把译书和实验结合起来，因而负有盛名。徐寿的儿子徐建寅也是一位科学家，编译过一些西方科学著作，在1871年增补了《谈天》一书。1901年，徐建寅在武汉试验无烟火药时因火药爆炸而付出了生命的代价。
洋务运动中书馆和译馆中还有一部分通汉语的外国人编译了一些科学书，英国医生合信1855年编著的《博物新编》是较早的一本。一些外国人办的学校也组织编译为中国学生用的教科书。从1853年到1911年间，共有468部西方科学著作在中国翻译出版。其中总论和杂著44部，天文气象12部，数学164部，理化98部，博物92部，地理58部。这中间包括严复译的一系列名著。除了这些著作，1857年墨海书馆出版了《六合丛刊》，1876—1890年格致书院出版了《格致汇编》，这是中国最早的综合性科学刊物。译馆、书馆的业务和印刷业的关系很密切。最初中国学者们编译的书籍大都由外国人开设的印刷厂印刷。后来学校的发展对教科书的需求量增大，1897年商务印书馆在上海成立。1911年中华书局在上海成立。
第二件事是开办学校。在未废科举之前，洋务派已开始办新式的学校。以上书馆中多附设各门课程，所以书馆也是最初的学馆。在办洋务和开学馆的同时，李鸿章、左宗棠、张之洞等在各地开办了几所军事学堂，其中著名的有1866年开办的福建马尾船政学堂、1880年开办的北洋水师学堂、1885年开办的天津武备学堂、1887年开办的广州水师学堂等。军事学堂的兴办是因为中国对军事落后的感受最深，所有屈辱性的条约都是在无法取胜的条件下签订的城下之盟。除了军事学堂以外，和李鸿章一起操办洋务的大官僚盛宣怀于1895年奏请清廷批准设立了天津中西学堂，1897年又在上海创立南洋公学，这个公学包括师范学堂、小学堂、中学堂、大学堂，经费来自电报局和轮船招商局。1895年的中日甲午之战宣布了洋务运动的失败，此后，维新思潮卷起，社会上要求学制革命的呼声日高。1898年戊戌变法期间成立的京师大学堂是朝廷办的第一所新式大学。这是北京大学的前身，也是没有被废除的变法成果之一。1902年，有名的实业家张謇（1853～1926）在江苏南通创办了通州师范学校，这是一所中国人所办的较早的师范专门学校。但是，一直到1905年，清廷才明令取消科举制度，正式颁行新学制。此时，全国各县、府和省才开始把旧式学堂改为新式学堂和学校。可想而知，新学校的大多数教员仍是旧学堂的先生，清朝规定的教学内容中仍有不少陈腐的内容。与当时西方国家宗教组织和资本势力在中国兴办学校的热情相比，清朝统治者还略逊一筹。办学不力和迟迟不废科举表明，清廷掌有实权的统治者在关系民族发展前途的教育问题上目光短浅。
第三件事是派遣留学生。清初的康熙时代，西方传教士便带中国学生去欧洲学习，但这些人回来后，由于清朝并不重视西学，没有多大影响。鸦片战争前后，外国人在中国办起了学校（小学、中学、大学）。在这类学校中读书的一些中国学生也开始到欧美国家读大学。其中大概以1847年去美国的容闳（1828～1912）和赴英的黄宽等为最早。黄宽学成后回来在武汉行医。容闳在耶鲁大学学习了4年，目睹美国科学技术的先进，深感中国富强必须向西方学习。回国后他致力于推动留学事业，企图实现教育救国的梦想。在当时，留学事业只能依靠朝廷的支持，所以他不得不周旋于权贵之间。他曾经去南京给太平天国的主政王洪仁王干提过建议，还做过曾国藩的帮办，替曾国藩从美国买回了不少机器，深受这位朝廷重臣的信任。1870年，朝廷接受容闳的建议，从1872年起，每年派30个少年学生到美国留学，共派4期，120人，这便是“幼童赴美留学预备班”。根据李鸿章当时给总理衙门致函提出的留学生条件，除了聪颖之外，还需“志趣远大，品质朴实，不牵于家累，不役于纷华者，方能远游异国”。在留学生派出之后，由于朝中掌权的大臣害怕这些学生沾染上西方的所谓“不良”风气，受到西方思想的影响而“数典忘祖”，他们在1881年被撤回国内。在这些学生中有2人取得了毕业证，其中一个是后来因建造中国的铁路而大名鼎鼎的詹天佑（1861～1919）。还有10人学成后未归，留在美国生活。显然，归国学生中大多数人是学而未成、中途而返的。朝廷在这件事上表现得进退两难，因为美国人的教育方式不符合清朝的礼仪和思想标准，培养出来的并不是专制王朝需要的理想人物，但半途而废却是一种财政上的浪费。当然，用在这方面的经费和对列强的巨额赔款以及宫廷的费用相比，倒是不值一提的。况且，归国学生中尽管大多数人学业未成，但已经先睹外邦为快，有了相当的新见识，基本上熟练地掌握了英语，还是发挥了一些作用。
除送幼童赴美留学外，从1876年开始，在洋务运动的高潮中，清廷从福建、天津等地的洋务学堂和机关中派出一批青年到英、法、德等国去学习军工、造船和驾驶技术。严复（1854～1921）便是此时派到英国学习海军技术的。他于1879年回国，次年当了北洋水师学堂的教务长和校长。他的同学中有丁汝昌（1836～1895）、方伯谦、萨镇冰（1858～1952）、刘步蟾、林永升、林泰曾等，都成了北洋水师的将领。
洋务运动是以这批留过学的将军们统率的北洋舰队的覆灭而宣告失败的。在此之后，国内的秀才们开始了一场谋求全面社会改革的戊戌变法。这次变法失败得更加迅速和彻底。戊戌变法后，在列强压境和西学日盛的社会风气压力下，清廷当政的实权派也想借助先进的科学技术来维持风雨飘摇的统治，又接着向国外派出了64名官费留学生。尤其是在八国联军入侵（1900）之后，清廷在首都被攻破的耻辱刺激下，更想把派遣留学生作为自强之道，在1900～1906年间大批向外派遣留学生，人数达万人以上，其中派到日本的有7000多人。
