张之洞在山西巡抚任内，受英国传教士李提摩太的启示，又因晋省百业凋敝，振刷维艰的刺激，已经迈出了向洋务派转化的第一步。此后不久，他奉调离晋，所筹划的各种事业，未及付诸实施。到广东后，下船伊始，“即逢海警。内防外援，应接不暇，兵食兼筹，无一不难。”待到战争结束，方才静下心来，着手治粤的各项举措。中法战争使张之洞直接接触到外部世界，战争的曲折艰难和令人愤懑的结局，更加速了他转向洋务派的进程。战争期间，之洞筹款购械，饱受捉襟见时、仰人鼻息之苦。他说：
去年各省设防以来，所购军火不下数百万两，而良粗不齐，且损重费；甚至居奇抑勒，借口宣战，停运截留，种种为难，令人气沮；其运脚、保险、行用等费扣至四五成不等。仰人鼻息非长策。
查水陆各军，需用枪炮，概系购自外洋，不但耗蚀中国财用，漏卮难塞，且订购需时，运送遥远，办理诸多周折；设遇缓急，则洋埠禁售，敌船封口，更有无处可购，无处可运之虑。况所购之械，种式不一，精粗各别，弹码各异，仓卒尤易误事。详筹时势，必须设厂自铸枪炮，方免受制于人，庶为自强持久之计。
实践是修正认识的准绳。抚晋督粤的政务洗礼、兵燹磨难，逐渐褪去了之洞身上那清流党人动辄“援引经旨，侃侃谔谔”，放言高论，不免空疏的气味，而步曾、左、李之后尘，走上“求强”、“求富”的“洋务”之途。“天下事每惮于劳费而创始。故臣愿以粤省创之。”张之洞决心在两广任上，一展宏图。对于之洞这一思想转变的枢纽，跟随之洞二十余年的幕僚辜鸿铭，揭示得明白：
当时济济清流，犹似汉之贾长沙，董江都一流人物，尚知六经大旨，以维持名教为己任。是以文襄为京曹时，精神学术无非注意于此。即初出膺封疆重任，其所措施亦犹是欲行此志也。洎甲申马江一败，天下大局一变，而文襄之宗旨亦一变，其意以为非效西法图富强无以保中国，无以保中国即无保名教。
张之洞在粤兴办洋务，要在以下数端：
（一）建造军舰，筹治水师
张之洞首先着手开办与国防、军事相关的事业。他认为：
自强之本，以操权在我为先，以取用不穷为贵。夫欲善其事先利其器。……器械不利与空手同，不能及远与短兵同，史之良规也。自法人启衅以来，历考各处战事，非将帅之不力，兵勇之不多，亦非中国之力不能制胜外详，其不免受制于敌者，实因水师之无人，枪炮之不具。……兹虽款局已定，而痛定思痛，宜作卧薪尝胆之思，及今不图，更将何待？
光绪十一年（1885 年）二月，镇南关战役刚刚结束，之洞即令修复黄浦船坞，制造浅水兵轮。一年后竣工四艘，命名日广元、广亨、广利、广贞，分别为七十八马力，六十五马力。后又建造小型铁甲舰广已、广玉、广金，均为七百吨位，置炮八门。
马尾、台湾战事，使之洞明瞭大治水师的重要意义。光绪十一年（1885年）十月十二日，之洞上《筹议大治水师事宜折》，提出建立北洋、南洋（浙江）、闽洋、粤洋四支舰队，以改变李鸿章办理海军多年，“仅就一隅创建，未合全局通筹”的状况。他意欲自掌粤洋水师，五年而大备，“自足以隐慑强敌，靖我环瀛”。这个宏大的计划终未实现，但到八十年代未，广东水师已拥有大小兵轮三十余艘，防卫内河的能力大为增强。
（二）编练广胜军
之洞在山西时，己萌生编练不同于绿营、勇营的新式武装力量之念，到广东后方见诸实行。光绪十一年（1885 年）。他令记名总兵李先义募兵二千五百人，编成广胜军，摒弃旧式冷兵器，配置德制克虏伯行军炮及后膛快炮，采用新式训练方法，“一练卧枪，一练过山炮，一练掘造地营，一练安放火雷，一练修筑炮台，一练临敌散队，一练洋式火箭，一练安设行军电线，一练疾步逾壕越岭，一练夜战，一练坚守地营及浚濠筑墙一切工程”。之洞十分重视这支武装，每月亲往校阅。他设想“总以近日实验为师，不以旧式之虚文为美，期于专备洋战，避短用长，务成劲旅，俟一军练有成效，再当推行诸营，以期次第改观。”后来之洞在苏、鄂等地编练自强军和湖北新军，不少骨干，即来自广胜军。
（三）创办军火工
业光绪十二年（1887 年），之洞于广州城北石井墟创设枪弹厂，厂区占地三十余亩，从上海泰来洋行购得机器，可造毛瑟、梯尼、士乃得、云者士得等四种炮弹，日产八千粒。后来，品种发展到六种，日产也提高到两万粒。之洞对此并不满足，认为因”经费所限，故仅得小试其端。”
次年七月，之洞又筹建枪炮厂。他致电驻德公使洪钧，询问制造新式连珠炮及克虏伯炮的机器价格。洪钧建议，“沪厂即能造小炮，似不值再设厂。”之洞复电：“沪造小炮未精，仍拟粤自设厂。”他选定广州西北四十里的石门地方作为厂址，建厂费用，则向官弁绅商募集捐款八十余万两。光绪十五年（1889 年）七月初六，之洞正式具奏，报告筹建枪炮厂情形。但是五天以后，清廷上谕，调之洞任湖广总督。向德订购的机器后移运至鄂，建成湖北枪炮厂。
（四）开设水陆师学堂
为培养不同于旧式将弁的新式军官和军工科技人才，之洞于光绪十三年于广州城南四十里长州地方，利用原“博学馆”舍址，开设广东水陆师学堂，仿北洋水师堂和福州船政学堂章程，聘请外国教习，传授各门课程。水师学堂聘英人任教，分管轮、驾驶两堂，前者学轮机制造运用，后者学舰船驾驶攻战。陆师学堂聘德人任教，分马步、枪炮、营造三堂。水陆师学堂学生均分内学生、外学生和营学生三类。内学生从原博学馆学生通晓外语、算术者中选拔；外学生招收年十六以上，三十以下的文理初通者；营学生则选拔行伍出身的下级军官，进修近代军事知识。学习三年为期，期满后，对毕业生择优选派出国留学。为便于学生营演操练，学堂设有操场、帅台、演武厅、机器厂、铸铁厂。又调广东水师广甲兵轮一艘，专作水师学堂学生训练实习之用。之洞要求各堂学生每日清晨诵读”四书五经”，“以端其本”，然后再习各门专业课程。强调“中学为本”，注重专业实践能力，是张之洞办学的两大特征，广东水陆师学堂即开其端。
光绪十五年（1889 年），张之洞又于水陆师学堂内增设矿学、化学、电学、植物学、公法学专科，每科招生三十名，延聘英人赫尔伯特等分任教习，培养洋务人才。
（五）开办民用企业
洋务运动以“求强”、”求富”为两大目的。“求富”的主要措施便是开办民用企业，发展民族资本以“与洋货相颉颃”。广东是对外通商最早的地区，十九世纪中叶以后，自然经济解体的程度远较其他地区为甚。八十年代以前，这里没有一台新式织机，洋纱洋布充斥市场，传统棉纺织业日形萎缩。张之洞目睹于此，决心发展民族机器纺织业，他指出：“棉、布本为中国自有之利，自有洋布、洋纱，反为外洋独擅之利。耕织交病，民生日蹙，再过十年，何堪设想！今既不能禁其不来，惟有购置机器，纺花织布，自扩其工商之利。以保利权。”他派员调查广东中场洋布销售行情，得知原色扣布等六种最为畅销，便将布样及国产棉花样本寄驻英公使刘瑞芬，请他在英试织，并订购机器。
前此，李鸿章于光绪八年（1882 年）接办上海机器织布局，奏请“十年以内只准华商附股搭办，不准另行设局。”取得纺织专利权。为避免纠纷，之洞致电李鸿章，申言“粤设官局本与商局有别.且进口布多销旺，断非沪局所能遍给，粤供粤用犹恐不给，当不至侵沪局之利”。李复电称：“光绪八年奏准在沪创织布局，十年内不准另行设局。嗣因法事，郑观应经理不实，现甫从新整顿，集股无多，尚难大办。粤设官局，距沪较远，似无妨。”表示对广东纺织业的宽容。光绪十六年（1890 年），张之洞所订英国织机运抵广东，此时之洞已移任湖广总督，经与继任两广总督李瀚章（？—约 1888）商议，将织机转运湖北，建成湖北织布官局。
钢铁工业是近代产业的基础。为解决军工和民用对钢铁的需求，光绪十五年（1889 年）九月，之洞奏请于广东建设炼铁厂。其奏折云：
窃以为今日自强之端，首在开辟利源，杜绝外耗。举凡武备所资，枪炮军械轮船炮台火车电线等项，以及民间日用农家工作之所需，无一不取资于铁。两广地方产铁素多，而广东铁质尤良。前因洋铁充斥，有碍土铁。经臣迭次奏请，开除铁禁，暂免税厘，复奏免炉饷，请准任便煽铸，以轻成本而敌侵销。多方以图，无非欲收已失之利，还之于民。
他致电驻英公使，请与英国谐塞德公司谈判订购高炉设备。英方提出：“欲办钢厂，必先将所有之铁石、炼焦寄厂化验，然后知煤、铁之质地若何，可以炼何种之钢，即可以配何样之炉，差之毫厘，谬以千里，未可冒昧从事。”此时之洞虽有发展民族工业以抵制洋货的良好愿望，亦不乏“愚公移山，有志竟成，此无可游移者也”的坚定决心，但却不具备起码的专业知识，又不肯屈尊下问，竟然以“中国之大，何所不有？岂必先觅煤铁而后购机炉，但照英国所用者，购办一分可耳”作复。英方哭笑不得，便也不与之计较，“照英国所用酸法配成大炼钢炉（即贝色麻炉）两座，……另以碱法制小马丁炉媵之。”这些设备后转运湖北汉阳铁厂，果然不甚合用，造成巨大浪费。
清代货币，银、铜并行。因铸造技术的限制，铜钱制式粗陋，银两成色驳杂。对外通商以后，外洋银元（俗称“鹰洋”，因币面图案为墨西哥国徽鹰而得名）以其精美坚挺广泛流通于中国市场，并通过不断上涨的兑换比价，掠夺中国的巨额财富。道光三十年（1850 年），一枚洋元兑换制钱 1200—1300文，五年以后，最高可兑换 1900 文。对此，朝野有识之士纷纷提出自铸银元，以塞漏卮，卫利权。郑观应即建议“银由中国自铸……，与洋钱丝毫无异……方可通行抵制”。光绪十三年（1887 年）正月二十四日.张之洞一日内连上《购办机器试铸制钱折》和《试铸银元片》，称”惟铸币便民乃国家自有之权利，铜钱银钱理无二致，皆应我行我法，方可得体。”他从英国购得铸机四部。光绪十五年（1889 年）二月。铸币厂于广州东门外黄华塘建成，四月二十六日开炉铸造。所铸银元以龙为图样，称“龙洋”，分七钱二分、三钱六分、一钱四分四厘、七分二厘、三分六厘五种，“均与洋银一同行用”。此外，之洞还令该厂以机器铸造铜质制钱，每枚面值一文。张之洞建广州机器铸币厂，是近代货币史上的大事，如时人所记，“中国之有银圆者自公启之。”