Burlingame werd in maart 1861 niet herkozen. De nieuwe president Abraham Lincoln droeg hem voor als de nieuwe Amerikaanse ambassadeur naar Oostenrijk. Voor Oostenrijk was Burlingame niet acceptabel, omdat hij de Hongaarse nationalist Lajos Kossuth had gesteund in zijn streven naar onafhankelijkheid. In plaats daarvan benoemde Lincoln Burlingame als ambassadeur naar China, waar de Qing-dynastie het voor het zeggen had. Als ambassadeur zette Burlingame vooral in op samenwerking, in plaats dat hij zich liet leiden door imperialistische motieven, zoals deze ten gronde hadden gelegen aan de uitbraak van de Eerste en Tweede Opiumoorlog een aantal jaren eerder. Hij bouwde goede relaties op met de hervormingsgezinde elementen aan het Chinese hof, die doorgaans gericht waren op een betere band met de westerse machten.