丰四年（1854年），调广东布政使。后历任安徽、江苏布政使，护理江苏巡抚。咸丰九年（1859年）升擢漕运总督。咸丰十一年（1861年），任广东巡抚。当时广东赌博盛行，特别流行一种以科举结果作为赌博标的“闱姓赌博”，兆栋上疏请求禁赌，并获批准。由于两广总督英翰徇私，禁令难行。兆栋上表弹劾，朝廷将英翰革职，并任命兆栋兼摄总督事。兆栋继续严厉禁赌，在其任内，广东官吏无人敢提“闱姓”。光绪四年（1878年），兆栋因母丧“丁忧”返乡，服孝期满后，光绪八年五月七日至光绪十年九月十一日任福建巡抚。光绪十年（1884年