李鸿章对时局有着非常清醒的认识，他知道中国不可能再闭关自守了。西方列强的狼子野心昭然若揭，中国已经成为了西方各国嘴边的一块大肥肉，稍有不慎，饿狼就会群起而扑之。在李鸿章看来，以当时的中国实力来应对“船坚炮利”的西方列强，无异于以卵击石。正是在这种背景下，李鸿章认为，中国要避免灭亡，只有如魏源所说的“师夷长技以制夷”。
李鸿章是洋务派中最先从行动上向西方学习的人。早在镇压太平天国期间，李鸿章就叹于洋武器的威力，惊呼“真神技也”，视为“攻城利器”。他觉得，中国之所以落后挨打，是因为兵器不够先进，必须引进西洋武器。“我能自强则彼族不敢妄生觊觎，否则后患不可思议也”。自此，他立志自强创办中国人自己的兵工厂。
洋务运动初期，他先后创建二十多所兵工厂，其中最有示范性和实力的是江南制造总局。江南制造总局，于同治四年（1865年），在曾国藩的支持下由李鸿章在上海建立，是中国第一个大型兵工厂，主要生产枪炮、弹药、水雷和小型船舰，还附设译书馆，翻译西文书籍，拥有工人两千多人。江南制造总局“光觅巧匠，讲求制器及制器之器，击锐催坚”实力最雄厚，能够仿制洋炮、洋枪，制造出的无烟火药达到了世界水平。除此之外，李鸿章创办或接办的工厂比较著名的还有金陵机器局、福州船政局和天津机械局等。到了洋务运动后期，面对军事工业存在的资金、燃料短缺、交通运输等问题，李鸿章还创办了民用企业辅助军事工业，如上海轮船招商局、开平矿务局、上海织布局和漠河金矿。