我們知道，李鴻章是一個從科舉考試中嚴格訓練出來的封建士大夫，維護以儒學為主體的封建傳統文化的中心地位，「修身、齊家、治國、平天下」的人生信條在他的心目中埋下了較深的根基；然而隨著時勢的推移，尤其是對西方文化的逐漸瞭解和接觸，對比中國落後受辱的嚴酷現實，李鴻章對八股取士制從懷疑發展到厭惡。而在當時，隨著對近代軍事工業和民用工業的舉辦，李鴻章認識到要把洋務運動推進到「富強相因」的階段，就必須培養懂得西方先進技術的人才。但原有的科舉制度已經適應不了這種需要，因而李鴻章認為必須積極地倡導改革科舉，興學育才。要麼在國內設立洋學堂，聘請外國教師傳授自然科學和工程技術知識；要麼選派中國學生出國留學。
早在一八六三年，李鴻章就奏請在上海設立外國語言文字學館。他在奏摺中說：「我中華智巧聰明豈在西人之下，果有精熟西文，轉相傳習，一切輪船火器等巧技，當由漸通曉，於中國自強之道，似有俾助。」
這一思想得到清政府讚許，於是李鴻章挑選上海近郡十四歲以下兒童，聘西人教習外國語言文字。一八六九年，該館移入江南製造局，改名為廣方言館。至光緒初年，廣方言館除培養了一批外語人才外，還在中國學者和外國傳教士學者的合作下，翻譯了西文書籍近百種，其中自然科學佔四十七種，工藝軍事類佔四十五種，還有許多著作，如《實用化學入門》、《運規約指》等等。
為了培養技術人才，李鴻章於一八六四年即建議改革考試制度，提出了「專設一科取士」的思想。
李鴻章開始積極倡導改革科舉制度，提出了很多具體意見。李鴻章在《籌議海防摺》中列舉小楷試帖的弊端，大膽提出不拘一格使用人才的建議。除了傳統的教育之外，李鴻章還提出要使用精通其他學科的人才，例如測算、火炮、兵法、化學、電器等等實用學科。還提出，在海防省份，要設立洋學局。但是，李鴻章的這些言論仍然遭到反對。
辦新式教育都阻力重重，派學生出洋的困難更不難想像，所以派學生出洋留學的一些重要奏摺、函件，均由曾國藩、李鴻章這兩位重臣聯名，足見其對此事的重視，亦可見此事的阻力之大，非曾、李聯名而難成。
曾、李或許早就有派學生出洋留學的念頭，但將此事提上議程、付諸實施，則是接受了處理「天津教案」時曾國藩譯員容閎的建議。容閎是廣東人，早年受美國傳教士的資助到美國留學，畢業於耶魯大學。對外國的深入瞭解，使他認為中國要富強的一個重要方面是要派學生出洋留學。從十九世紀五十年代中期起，他就不斷為此努力，但四處碰壁，均以失敗告終。但他對此並不灰心，一直全力奮鬥。一八六八年，他通過江蘇巡撫丁日昌向朝廷上了一個派遣留學生的條陳，但如石沉大海，沒有迴音。一八七○年，「天津教案」發生，曾國藩奉命前去處理，容閎擔任他的譯員。容閎充分利用這次機會，通過參與辦案的丁日昌向曾國藩提出派人出洋留學的具體計劃，並表示自己願意帶隊前往。他的建議切實可行，終獲曾國藩同意，即與李鴻章聯名上奏，請求恩准。一八七○年冬，朝廷正式恩准曾、李關於派遣留學生的建議。
由於這類事屬於總理衙門管理，所以曾、李一直與總理衙門充分溝通，一八七一年六月二十六日，他們又聯名致函總理衙門，論述了派人出洋留學的必要性、正當性與可行性。他們認為留學可以「業成而歸，使西人擅長之技，中國皆能諳悉，然後可以漸圖自強」，這也符合「我皇上徐圖自強之至意」。對中國已辦有新式學堂，故不必費資巨大派人留學的反對意見，他們反駁說「設局製造，開館教習，所以圖振興之基也」，而「遠適肄業，集思廣益，所以收久大之效也」。中國不可能盡購外國兵船機器，只能派人出去學習，同時還以百聞不如一見，「欲學齊語者，須引而置於莊岳之間」等中國古訓加強自己的論點。他們認為派人留學所費雖巨，但有二十年時間，所以每年負擔並不算重，「遠適異國，儲才備用，更不可以經費偶乏，淺嘗中輟」。他們特別提出，一八六八年中美兩國簽訂的《中美續增條約》第七條早就規定：「嗣後中國人慾入美國大小官學，學習各等文藝，須照相待最優國之人民一體優待」，為赴美留學提供了條約依據。當然，這些學生在國外還要配備中國教習，「隨時課以中國文義，俾識立身大節」。
同時，他們將具體制定的十二條章程作為附件送上，徵求意見。除經費問題外，這十二條的主要內容大都是關於留學生的選派、管理和使用。規定每年選派三十名十二三歲的幼童赴美，分四年共派一百二十名；學生所學專業要由清政府決定，留學期限為十五年，畢業後要回國聽候政府派用，不得在外入籍他國，不得在外逗留或私自先回另謀職業；其中特別重要的是規定在外留學仍要學習中國儒學傳統經典，並定期由正、副監督傳集學童宣講《聖諭廣訓》等，若發現有品行不端或身體不適者將隨時送回國內。
而後曾、李又幾次上奏，再三強調派遣留學生的意義，並提出具體措施。
在人們想方設法出國留學或讓子女出國留學的今天，人們可能很難想像當時派遣留學生之困難，所遇阻力之大。那時在國內上「洋務學堂」都被視為有辱祖宗門楣之事，要到「番邦」去拜「洋鬼子」為師，更是被認為「背宗叛祖」，所以願意、敢於出國留學的人很少。
當時的人多以參加科舉取得功名、光宗耀祖、陞官發財為正途，對於到外洋學些洋學問則嗤之以鼻。免費學習十五年，也讓人覺得不可思議。再說，誰也捨不得把自己的骨肉置於「虎狼」之地。這樣一份留學計劃，應該說考慮得較為完備，可是在十九世紀七十年代，它的實行仍然受到各種阻力。來自朝中頑固派的阻力自不待言，老百姓也多持懷疑態度。
為了完成留學任務，只得在窮人一向有出洋傳統的東南沿海地方作為任務「攤派」。為了完成任務，一些地方官甚至挨家串戶做勸說工作。本來「官派」就是出國所有費用全由政府負擔，但願意去者仍然不多，地方官不得不再許給這些窮苦人家更多好處。有些貧苦人家原本出於生計已經報名同意，但又聽說西方的野蠻人會把他們兒子活活剝皮，再把狗皮貼到他們身上，當怪物展覽賺錢，於是立即反悔，取消報名。
結果，只有三十個名額的首批留學任務竟然沒有完成。首倡留學並且具體負責此事的容閎焦慮不已，只得回到老家廣東香山縣說服動員，同時又在香港的新式學堂招收學生留學。首批留學生中的許多人都有家人、親戚出洋闖蕩的經歷。後來大名鼎鼎的詹天祐，其父也是非常勉強地送他出國的。詹家雖不富裕，但非赤貧，所以詹天祐之父詹興洪自然也要他走科舉功名的「正途」，根本沒想要他留學。詹家有位譚姓鄰居長期在香港做事，對西方情況有所瞭解，他非常喜歡年幼聰穎的詹天祐，便力勸詹家送詹天祐留學。沒想到詹興洪一口拒絕，在譚的反覆勸說下，並且譚還同意將女兒許配給詹天祐，詹興洪才勉強同意詹天祐出國留學。
由此，也可看出曾國藩、李鴻章首創留學事業的艱難。
一八七二年二月，曾、李奏准上海廣方言館總辦陳蘭彬任出洋局委員（監督）、容閎為副委員（副監督）。經過容閎的精心安排，第一批留學幼童起初大都被安排在新英格蘭的一些家庭中，讓他們與美國的孩子一起生活、一起學習，同時也能得到很好的照顧。孩子畢竟是孩子，第一批留學幼童腦子裡的中外區別沒有那麼深，他們說英語、吃西餐，很快融入了美國家庭之中。但寄居不是長久之計，一八七四年，李鴻章授權容閎在康涅狄格州首府哈特福德的柯林斯街興建一座房屋，作為「幼童出洋肄業局」的駐美總部。房子很快修起來，而且條件不錯，學習、休息、洗澡的地方一應俱全，幼童們在美國有了自己的家。
隨著時間的推移，留學生們陸續從中學畢業，他們大多按照李鴻章的要求，選擇了各類工科專業學習。而多年的國外生活使他們轉變了許多，中西文化的衝突和鬥爭也在他們身上表現得越來越明顯。有的留學生喜歡教堂中那種安寧神聖的氣氛，隨著所在的美國家庭去教堂做禮拜，為基督教義所感染，加入了基督教；有的學生厭惡樣式繁瑣陳舊的長袍馬褂，穿起了西服、繫上了領帶，要求在體育活動時能和美國孩子一樣穿上運動衣，甚至偷偷剪了辮子；有的學生受西方較為平等的禮節影響，提出見到長官時不再下跪磕頭，改為鞠躬或別的表示尊敬的方式；更有許多學生希望在安排課程時，多上一點科技課，少上一點沒有實際用處的封建倫理課，在科技之外，他們更喜歡讀些西方的哲學、歷史、小說、詩歌等書，莎士比亞的《羅密歐與茱麗葉》、薄伽丘的《十日談》都是留學生們喜愛的作品。正如《紐約時報》所報導的：「中國的學生們，除去書本和老師傳授的知識外，同時受到美國政治及基督教的影響，這是可以意料中的事情。如果認為這些聰明的幼童，僅僅由工程、數學、科學的領域中已得到滿足，而