李鸿章在兴办洋务运动的同时，认识到培养新型人才的重要性，开始积极倡导改革科举制度，提出了很多具体意见。李鸿章在《筹议海防折》中列举小楷试帖的弊端，大胆提出不拘一格使用人才的建议。除了传统的教育之外，李鸿章还提出要使用精通其他学科的人才，例如测算、火炮、兵法、化学、电器等等实用学科。还提出，在海防省份，要设立洋学局。但是，李鸿章的这些言论仍然遭受到反对。
1880 年和 1885 年李鸿章先后设立了天津水师学堂和武备学堂。天津水师学堂开设天文、地舆、格致、算化、测绘等课程。此外，李鸿章还创办了威海水师学堂、旅顺鱼雷学堂、天津电报学校、天津西医学堂等。李鸿章不仅在国内兴办新学，还接受了容闳提出的建议，派人出国留学。选派 12 岁到 16岁的幼童出国。经过李鸿章的努力，120 名幼童到达美国开始了他们的留学生涯。李鸿章还派出了一些学生到欧洲学习制造轮船、军事、化学、法律等专业。遗憾的是，由于国内保守势力的反对，这些幼童留学生后来竟被朝廷全部撤回。看着那些由自己精心选派的留学生又回到了中国，李鸿章禁不住黯然神伤：没有人才，谈何强国？