光绪二年十月十八日（1876年11月15日），自上海乘船赴欧；在驻英期间参观各地工厂学校和政府机构，其观念亦因此产生根本变化，发出“西洋政教、制造，无不出于学”的唿声；他把使英途中见闻写成《使西纪程》，向清政府大力介绍外国先进的管理概念和政治措施，称赞西洋政教制度，并对中国内政提出效仿的建议；但在该作寄回中国后，因希望由总理衙门刊印，导致保守派人士的仇视，要求将其撤职查办；翰林院编修何金寿参劾他“有二心于英国，想对英国称臣”等语，他因此被清廷申斥，书稿亦遭毁版；而后又遭到其副手刘锡鸿诬陷，于是因病请辞。