1861年1月11日，躲避英法联军逃到热河、一病不起的咸丰帝，批准了恭亲王奕会同军机大臣桂良、文祥上奏的《通筹夷务全局酌拟章程六条折》。设立总理衙门，“师夷之长技以制夷”。在圆明园被付之一炬、老大帝国面临危急存亡之际，旨在富国强兵的洋务运动终于千呼万唤始出来。
在奕、李鸿章、张之洞等洋务派中坚人物看来，富国强兵乃是洋务运动的核心目的。第二次鸦片战争结束后，李鸿章写给曾国藩的信中提到：“深以中国军器远逊外洋为耻”。于是，这些手握军权和财权的洋务派大员们把强国的希望寄托在练兵、制器之上。
1865年9月20日，李鸿章在上海设立江南机器制造总局，这是清政府开设的规模最大的近代军工企业。据有关资料记载，从1867年到1893年的20多年间，江南制造局共制造轮船8艘，各类枪约5万余支，各种炮270尊，水雷500余个，建立了中国最早的近代化炼钢厂，增强了国防力量，培养并造就了一批技术人才。
由于办理洋务需要精通外语的人才，京师同文馆也应运而生。1862年，同治帝批准创建京师同文馆，成为清末最早的洋务学堂。起初只有英文馆，后来增加了法文馆和俄文馆。随着工业水平的提高，对各学科人才的需求也越来越大。不久，同文馆又增设了天文馆、化学馆、物理馆以及医学、制造编绘各馆。
军事工业的发展，深受经费短缺的困扰。19世纪70年代后，洋务派在“求强”的同时，也开始兴办冶炼、纺织、航运、铁路等诸多民用企业，寻找“求富”之路。官督商办的轮船招商局、电报局等企业纷纷建立。
随着西方列强在北京设立大使馆，各国使节、商贾、冒险家也带着北京人从未见识过的洋玩意儿来到北京。“洋布”、“洋火”、“洋卷烟儿”成为街头巷尾商铺里热销的商品。拉洋片，则成为当时北京街头备受欢迎的一种表演。北京城里商业繁荣，百业兴旺。清政府的财政收入也年年攀升。危如累卵的大清国，竟在洋务运动的推动下，出现了一派中兴气象，以至于曾国藩在奏折中把这一景象称为“同光中兴”。
1867年至1872年，苏格兰摄影师约翰·汤姆逊(John
Thomson)正在中国游历。他用手中的照相机记录了当时正在变革中的大清朝，其中在北京拍摄的一组照片给人印象尤为深刻。他不仅用镜头记录下北京这个古典都城的典雅与静谧，也记录下普通北京百姓面对洋玩意儿时的新奇与热情;他不仅记录下了主持洋务运动的朝廷大员的精神气质，也记录了底层人民的生活状态。在他的镜头中，不仅有生活精致的中上层人士，也有衣不遮体的街头乞丐。他镜头下的北京，生动、立体，既不虚美，也不隐恶。人们既可以看到一个变革的时代，也能看到“中兴”背后那些不堪的现实。
所谓“同光中兴”，只是一个老病帝国的回光返照。1894年，甲午战争爆发，大清国被一向蔑视的蕞尔小邦日本打得毫无还手之力，“中兴”梦碎，等待它的是一场疾风暴雨式的革命。