Simone沈葆桢对海防建设培养海防人才。马尾船政局创立了中国第一所海军学校马尾前、后学堂。左宗棠、沈葆桢把培育海军人才作为“师夷”之根本，其宗旨是为近代海军输送具有专门知识的各类人才。船政学堂对学生要求非常严格，不但培养出许多近代工业的工程技术人员，还向中国近代海军输送为数众多的将才 。
沈葆桢建立起中国第一支近代海军舰队，初步改变了中国有海无防的被动局面。至同治九年（1870年），福建船政已制定四艘兵轮，加上从外国买来的三艘军舰，沈葆桢经奏准将这七艘军舰编练成队，称为船政轮船，中国近代第一支新式舰队从此诞生 。 对船政事业，沈葆桢坚持“主权在我”的原则。认为“购置者权操于人，何如制造者权操诸己。”为了引进西方先进的科学技术，船政局聘用了不少洋员、洋匠及教师。对待这些洋人，在经济上船政局给其优厚待遇，在政治上却是寸权不让，坚决奉行“权自我操”的政策。沈葆桢对洋人赏罚分明，不仅论功行赏，也量过行罚。对不服从领导者予以开除，令其回国。
同治八年（1869年）六月十日，在沈葆桢的苦心经营下，在全体船政员工的共同努力下，马尾船政局自行制造的第一艘轮船“万年青”号完工下水。该船系木壳蒸汽轮船，船身长238尺，宽27.8尺，吃水14.2尺，排水量1370吨，载重450吨，螺旋浆推进，备有风帆助力，航速10节。九月二十五日，沈葆桢登船试航试炮成功，标志着历经艰羡滚辛的中国近代海防工业，开始起步。总之，沈葆桢在船政创办之初，面对新兴的事业，面对西方迅大列强与顽固守旧派种种干扰，以强烈的民族责任感排除一个又一个障碍，在坎坷的近代工业化道路上前进 。 同治十三年（1874年），由于日寇侵略台湾，派兵占台南琅硚、牡丹等地，清廷委任沈葆桢为钦差大臣，督办台湾军务，并兼理各国通商事务。沈葆桢到了台湾，积极加强战备，坚守城池，不久就迫使日寇知难而退，“遵约撤兵” 。沈葆桢守住台湾后，立即着手进一步的开发，实施了开禁、开府、开路、开矿四大措施 。
光绪元年（1875年）一月，沈葆桢上奏折又提出三项改革： 废除严禁内地人民渡台的旧例； 废除严禁台民私入“番界”的旧例； 废除严格限制“铸户”、严禁私开私贩铁斤及严禁竹竿出口的旧例 。 沈葆桢提出的这些改革，主要是为了推动台湾土地的开发、特别是后山的耕垦。有利于巩固海防，同时对促进东部的开发和汉族与原住民的交往都有重要的意义 。
与此同时，沈葆桢对台湾行政体制也提出并实行了一些改革，主要有：在艋舟甲创建台北府；增设恒春、淡水两县；改原淡水厅为新竹县，原噶玛兰厅为宜兰县。至于加强海防的具体措施，如建设新式炮台、购买洋炮及军火机械，购买铁甲舰，练水雷军等等，在沈葆桢的主持下，都在一一加紧进行。上述改革措施的实行都得到了清政府的允准，因而加强和改进了清政府对台湾的治理，促进了台湾的进一步开发 。 沈葆桢在江西任内，曾经处理着名的南昌教亩派竖案。咸丰十年（1860年）《北京条约》签定后，传教士在中国拥有了“传教宽容条款” 。条约规定：“将前谋害奉天教者之时所充之天主堂、学堂、坟茔、田土、房廊等件应赔偿。”而在外国的文本中，法国传教士孟振生私自在汉文本条约中又增加了“任法国传教士在各省租买土地， 建造自便”。根据利益均占的原则，其他各国也相应获得了偷来的这条权力。
教案的发生，大而言之， 是中西文化的冲突，具体论之， 则是教堂对中国财产的巧取豪夺和包庇教民。中国的地产权利是中国民众最要害的一项权利，教堂要自养、自传，必然要与中国农民争夺土地，由此发生直接的冲突。而教堂对一些作奸犯科的部分教民，采取包庇的态度，也干涉了中国司法的完整。上述两个原因，都会导致民众和士绅联合起来，反对教堂。
1861年末，法国拉撒路会的罗安当被指派为江西主教，根据不平等条约，他准备收回在南昌曾经被没收的天主教的财产。同时，他还想扩大教堂的规模，并兴建一所育婴堂。当他的中国助手方安之到南昌、买下筷子巷的一所房屋作为育婴堂的时候，南昌以及湖南的士绅们就一哄而上，发布了当时广为流传的《扑灭异端邪教公启》。称：“乃有奸民罗安当、方安之，倡行邪教，煽惑愚民，甚至采生折割，奸淫妇女，锢蔽儿童。”号召人民：“ 锄头扁担，尽作利兵； 白叟黄童，悉成劲旅。”对于中国教徒，一经发现，号召“不必禀官，公开处死，以为不敬祖宗，甘心从逆者戒……”此次教案， 规模宏大。在南昌，聚集了数千参加科举的学生，发誓要捍卫中国传统儒家道统。
同治元年（1862年）三月十五日沈葆桢上任，但他拒绝接见罗安当。三月十七日，愤怒的民众捣毁了育婴堂，砸烂了属于教徒的店铺和房屋。沈葆桢得知此事后说：“夷人逞志于我久矣，不虞吾民之藉手以报之。”而罗安当和方安之于慌乱之中逃跑。罗安当一路跑到了北京，向法国公使节哥士耆禀告了南昌的情形，后者向总理衙门提出了赔偿事宜。
急于寻求法国支持助剿太平天国的朝廷，遂命令沈葆桢处理此事。沈葆桢说“当时不暇致详”，而今“诱之以利，怵之以威，百计推求，仍无端绪”，表示无法处理此案。直到次年一月底，总理衙门经过和法国的谈判，决定派人护送罗安当回南昌，再次命令沈葆桢亲自接见罗，并给法国人赔偿7万两。罗安当还没有回到南昌，南昌的民众再次聚集群起攻之，致使罗安当返回九江谈判。经过协商，罗安当放弃了在南昌的教堂和育婴堂，并且把赔偿从7万两减至1.7万两。
沈葆桢在日后说：“以中国之心思通外国之技巧，可也；以外国之习气变中国之性情，不可也。”可见其支持反对传教之理由是为了中国道统的完整。他还以坚强的口吻表达了决心：“虽然，办理不善之咎，我辈自任之，幸勿作缉捕论也。”
自此后，中国的教案不断发生，终于发展成为19世纪末的义和团运动。 重视学习技艺的育才思想：沈葆桢认识到办好船政的关键在于“格致”。“格致”是科学在中国的古称，即“格物致知”。重视“格致”，也就是重视科技。为了引起人们对科技的普遍重视，他在船厂大衙两旁题写了一幅醒目的楹联：“且漫道见所未见，闻所未闻，即此格致关头，认真下手处；何以能精益求精，密益求密，须从鬼神屋漏，仔细扪心来。他主张废武科而另设算科，他强调“西法虽千头万绪，要权舆于算学。”他已知道数学是开启科学的一大法宝。沈葆桢为首的洋务派认识到西方科学技术具有重大的社会功能，只有学习西方科学技术，才能造出坚船利炮，才能“师夷之长技以制夷”。从不齿技艺，鄙视技艺，到办学堂学习技艺，这是育才思想的根本转变，是中国人在教育近代化历程上迈开的重要一步 。 高度重视实践在人才培养中的作用，强调理论与实践相结合：沈葆桢认为，人才的培养既要重视理论的学习，更应重视实践的作用，必须做到理论与实践的结合。“出自学堂者，则未敢信其能否成材，必亲试之风涛，乃足以觇其胆智，否即实心讲究，譬之谈兵纸上，临阵不免张皇” 。 认识到留学的重要性，提出“留洋育才”的思想：沈葆桢认为，学习西方先进的科学技术，培养掌握近代科技知识的优秀人才很重要，一方面要在国内办学，另一方面更要留学外洋，直接到国外去学习，“将窥其精徵之奥，宜置之庄岳之间”。船政学堂学生在已有的基础上，再到欧洲深入系统地学习相关知识技能，必能深悉要义、精益求精，“涉历欧洲，开扩耳目，既可以印此旧学，又可以增长心思” 。
