同治四年(1865年)四月二十四日,剿捻统帅僧格林沁全军覆没于山东菏泽。清廷即任命曾国藩为钦差大臣,北上督师剿捻,以李鸿章署理两江总督,负责调兵、筹饷等后勤事宜。由于湘军大部已裁撤,因此曾国藩北上率领的多为淮军。起初仅“铭”、“盛”、“鼎”、“树”四军共2.7万人,另带湘军刘松山部约8千人。后又命李鸿章的六弟李昭庆招练马队2千人,并增调淮军杨鼎勋、刘秉璋、刘士奇、吴毓芬、王永胜等部共2.7万人,加上刘铭传新募的新营,总兵力6万余人。曾国藩一到前线,即采用刘铭传、李鸿章等拟定的方针,决定“以有定之兵,制无定之寇”,在安徽临淮、河南周口、江苏徐州、山东济宁四镇屯扎重兵,一省有急,三省往援。后来,曾国藩又在运河、黄海、沙河和贾鲁河一带分兵设防,实行“画河圈地”之策。但是,一方面,当时捻军正值势旺,作战快速多变,枯守堵御一时难以奏效;另一方面,曾国藩也无法有效指挥淮军。因此,历时一年半,曾国藩督师无功,清廷不得不于五年(1866年)十一月初一,改命李鸿章为钦差大臣,接办剿捻事务,令曾国藩仍回两江总督本任。李鸿章上任后,淮军继续扩军,李昭庆所部一军扩至19营,名武毅军,并添调“魁”字2营、亲兵1营、“凤”字7营。此外,又借调唐仁廉马队3营。合计剿捻兵力达7万人。李鸿章于十一月二十三日抵达徐州时,捻军已一分为二,赖文光、任柱等率东捻军仍留在中原作战,张宗禹、邱远才等则率捻军入陕西。李鸿章首先决定倾全力对付东捻军。他虽然仍坚持采用“以静制动”的战略方针,但鉴于曾国藩分防太广,难以奏效的教训,改为“扼地兜剿”的战法,即力图将捻军“蹙之于山深水复之处,弃地以诱其入,然后各省之军合力,三四面围困之”。在具体实施这一战略时,大致经历了三个阶段:第一阶段自同治五年(1866年)十一月至次年四月,实施“臼口之围”,主战场在湖北。李鸿章挂帅之初,正值东捻军突破曾国藩原设的贾鲁河——沙河防线,集结于湖北臼口一带,兵力约十万人。李鸿章迅速调动湘淮军各部7万余人,分路进击,意图一举歼灭。同治五年十二月(1867年1月),淮军“松”字营在安陆罗家集被捻军击败,统领郭松林受重伤。半个月后,“树”字营在德安杨家河被捻军歼灭,统领张树珊阵亡。六年(1867年)元月,双方主力在安陆尹隆河展开决战,湘淮军两大主力“霆”军与“铭”军原订同时发兵,但两军统领刘铭传与鲍超互相轻视,刘铭传为抢功而下令提前单独进击,结果遭捻军痛击,部将刘殿魁、田履安阵亡,刘本人“衣冠失落”,坐以待毙。辛苦鲍超赶来,从背后发起猛袭,才反败为胜,捻军损失2万余人。事后,李鸿章一意回护刘铭传,鲍超反被诉为虚冒战功。由是,鲍超郁愤成疾,执意告退,所部“霆”军32营大部被遣散,只留唐仁廉择精壮,另立“仁”字营,并入淮军建制。二月,东捻军又全歼湘军彭毓橘部,并于四月间突破了李鸿章设置的包围圈。第二阶段自同治六年(1867年)五月至十二月,实施胶莱河、运河防线,主战场移至鲁东。东捻军在跳出包围圈后,复于五月突破运河防线,直趋山东半岛。在刘铭传、潘鼎新的建议下,李鸿章确定采取“倒守运河”之策,又在胶莱河两岸增设了内层防线,调淮军、东军、豫军分段防守。由于山东巡抚丁宝桢不愿将辖地变做战场,消极怠工,疏于防范,结果东捻军在七月间突破胶莱河防线。经过一场激烈的争执后,李与丁重修旧好,协力将东捻军堵御在黄海、运河、六塘河及大海之间的狭窄地带,使捻军“以走制敌”的优势无法发挥。十月,任柱在苏北赣榆战死,随之东捻军在寿光一战损失3万余精锐。十二月,赖文光率残部突破六塘河,南走至扬州被捕杀。东捻军覆灭,李鸿章因功赏加骑都尉世职。第三阶段是同治七年(1868年)上半年,在直东战场与西捻军交战。当东捻军困厄之时,西捻军紧急驰援,以进军直隶威胁京畿而迫清军回救。元月,西捻军抵达保定,清廷大震,急调李鸿章、左宗棠及直、鲁、豫、皖各督抚率军北上勤王。时李鸿章正驻军济宁度岁,分派诸将北援,竟无一人应命,且纷纷求退,聚讼不休,淮军几至瓦解。李鸿章以救援不力,受到拔去双眼花翎、褫去黄马褂、革去骑都尉的处分。对此,李鸿章认为是“左公放贼出山,殃及鄙人”。但当危难之际,李鸿章仍耐心说服潘鼎新等将领遵旨北上。同时,清廷也命恭亲王奕欣节制各路大军,并协调左、李关系。在清军的协力堵截下,张宗禹率领西捻军于二三月间,一直在直鲁边境徘徊。四月二十九日,李鸿章与左宗棠会于德州桑园,议定“就地圈围”之策,引运河水入减河,引黄河水入运河,命淮军、东军、皖军分段驻守,又调湘淮军精锐作为追剿的“游击之师”。六月初,西捻军与跟踪追击的湘淮军数次接战,迭遭惨败。六月中旬,张宗禹率部在德州一带数度抢渡运河未成,适逢黄、运、徒骇各河河水陡涨,处境更难。六月二十八日,在转移途中,与淮军主力刘铭传、郭松林、潘鼎新部遭遇,一场激战,西捻军伤亡殆尽,张宗禹等二十余人突围至徒骇河边,不知所终。西捻军覆灭后,清廷开复李鸿章迭次降革处分,并赏加太子太保衔,授湖广总督协办大学士。在湖广总督任上,李鸿章一度奉命入川查办四川总督吴棠被参案。他和吴棠是在皖办团练时期的“金石至交”,又深知慈禧对吴“圣眷颇隆”,因此曲意回护,以查无实据结案。回武昌后,于同治九年(1870年)初,奉旨督办贵州军务,镇压苗民起义。尚未成行,复以甘肃回民起义军入陕,清廷因左宗棠远在平凉不及兼顾,又改命援陕。但李鸿章实在不愿与左宗棠共事,故一再拖延,直至六月下旬才抵西安。七天后,因天津发生教案,列强军舰麇集大沽口,奉密谕“酌带各军克日起程赴近畿一带相机驻扎”。匆匆赶赴直隶。李鸿章利用上海富绅的银两引进洋人的机器设备,于1863年左右创办了中国第二个近代军工企业:上海洋枪三局(第一个是曾国藩1861年创办的安庆内军械所)。李鸿章算过一笔账:一发英国的普通炮弹在市场上要卖到30两银子,1万发铜帽子弹要卖到19两银子。1865年4月24日,剿捻统帅僧格林沁全军覆没于山东菏泽。清廷即任命曾国藩为钦差大臣,北上督师剿捻,以李鸿章署理两江总督,负责调兵、筹饷等后勤事宜。由于湘军大部已裁撤,因此曾国藩北上率领的多为淮军。起初仅“铭”、“盛”、“鼎”、“树”四军共2.7万人,另带湘军刘松山部约8千人。后又命李鸿章的六弟李昭庆招练马队2千人,并增调淮军杨鼎勋、刘秉璋、刘士奇、吴毓芬、王永胜等部共2。7万人,加上刘铭传新募的新营,总兵力6万余人。然而历时一年半,曾国藩督师无功,清廷不得不于1866年(同治五年)十一月初一,改命李鸿章为钦差大臣,接办剿捻事务,令曾国藩仍回两江总督本任。同治六年(1867年)授李鸿章为湖广总督,仍在军营督办剿捻事宜。他在军事上坚持上任曾国藩“以静制动”的战略方针,顺利镇压剩余捻军。同治八年(1869年)二月兼署湖北巡抚,12月被任命赴贵州督办苗乱军务。同治九年(1870年)七月接替曾国藩办理天津教案,后因成功调解天津教案,八月调任直隶总督,后又兼任北洋通商大臣。同治十年(1871年)七月与曾国藩会奏陈兰彬选聪颖子弟赴美国留学。1865年,李鸿章在署理两江总督任上,鉴于原设三局设备不全,在曾国藩支持下,收购了上海虹口美商旗记铁厂,与韩殿甲、丁日昌的两局合并,扩建为江南制造局。与此同时,苏州机器局亦随李鸿章迁往南京,扩建为金陵机器局。同治九年,调任直隶总督,接管原由崇厚创办的天津机器局,并扩大生产规模。于是,中国近代早期的四大军工企业中,李鸿章一人就创办了三个,已如他自己所言“练兵以制器为先”。尔后,在引进西方设备进行近代化生产的实际操作中,他又进一步得出:“中国欲自强,则莫如学习外国利器。欲学习外国利器,则莫如觅制器之器,师其法而不必尽用其人。欲觅制器之器与制器之人,则或专设一科取士,士终身悬以为富贵功名之鹄,则业可成,艺可精,而才亦可集”,反映出其认识的深化。19世纪70年代出任直隶总督后,责任愈巨,视野愈阔,综观世界各国的发展,李鸿章痛感中国之积弱不振,原因在于“患贫”,得出“富强相因”,“必先富而后能强”的认识,将洋务运动的重点转向“求富”。清朝中叶以后,由于京杭运河淤塞,朝廷南北货物的调运部分改为海路。同治十一年底,李鸿章抓住时机,督办创立了“轮船招商局”。这是中国第一家民营轮船公司,也是中国近代最大的民用企业。它承揽了朝廷“官物”运输一半的运量,而其随后展开的客运业竟挤垮了英美合办的旗昌公司。轮船招商局先以朱其昂为总办,后以唐廷枢为总办,徐润、朱其昂、盛宣怀为会办。由此奠定了“官督商办”政策的基调。其后,在整个七八十年代,李鸿章先后创办了河北磁州煤铁矿、江西兴国煤矿、湖北广济煤矿、开平矿务局、上海机器织布局、山东峄县煤矿、天津电报总局、唐胥铁路、上海电报总局、津沽铁路、漠河金矿、热河四道沟铜矿及三山铅银矿、上海华盛纺织总厂等一系列民用企业,涉及矿业、铁路、纺织、电信等各行各业。在经营方针上,也逐渐由官督商办转向官商合办,从客观上促进了中国资本主义的发展,是中国近代化开始的标志而当洋人要在中国开设电报业务的时候,清朝朝野上下无不惊慌失措,以为“电报之设,深入地下,横冲直撞,四通八达,地脉既绝……”李鸿章也不允许洋人从香港铺设来的海底电缆上岸。于是,时隔不久,由他支持铺设的中国第一条电报电缆线在大沽口到天津城之间开通了。