同治十二年（1873年）十月“杨乃武与小白菜”一案，是翁同龢发现诸多疑窦，同治帝下令重审此案，其中涉及“两湖派”与“江浙派”的权力斗争。光绪元年（1875年），翁同龢署刑部右侍郎。次年四月，慈禧太后命教授光绪帝读书。不久，迁户部侍郎，充经筵讲官，晋都察院左都御史。历任刑部、工部尚书。光绪八年（1882年），充任军机大臣。光绪十年（1884年）中法战争中，主张进兵结合谈判，不可一味依仗刘永福之黑旗军。不久，罢直军机。历加太子太保，赐双眼花翎、紫缰。翁同龢因曾国藩及李鸿章曾经检举其兄，因而终身与李鸿章有