三島通庸
山形県における政策の中心は、道路・橋梁整備と公共施設の建築であった。当時、山形県から東京方面あるいは宮城県へ出るには山越えしなければならず不便だったため、新道の開削工事を推進。三島が山形県令になったときに、内務卿の大久保利通に県政の方針を問われ、第一に新たな道路を開いて交通の便を良くすることを挙げると、三島の主張を聞いた大久保は「あまり一時に大事業を行うのはどうか」と疑問を投げかけたが、三島の決断は堅く、大久保もそれを許したという。江戸時代まで、現在の山形県、特に庄内地方(旧鶴岡県)は、日本海と最上川を経由する舟運により、江戸よりも大坂と強く結びついていた。しかし、明治時代に陸運が重視されると、陸路による東京までの交通整備が進められた。
明治9年(1876年)、東京と東北諸県を結ぶ萬世大路(万世大路)の一部である山形福島間の建設計画の告示を出し、総額14万5千円の工事金を地元負担とするように区長に要請。
刈安新道
まず、米沢から福島へ出るための道として刈安新道を計画。それまで、奥羽山脈を越える山形・福島間の道路は、川越石から栗子山の南鞍部を通って福島市の大滝に至るもので、この峠は標高が高く地形は急峻で、道路としての利便性は低いものであった。
建築では、県庁・病院・学校などを当時としては大きな規模で多数作った。現存するものに旧済生館病院本館(重要文化財)、旧東村山郡役所、旧西村山郡役所、旧東田川郡役所、旧西置賜郡役所(現・文教の杜ながい)、鶴岡の朝暘学校、三川橋、などがある。現存しないものでは旧山形県庁舎がある。
済生館病院建造に先立つ明治10年7月に一等属の筒井明俊を病院建築掛に任命し、長谷川元良院長と共に上京させて東京大学医学部病院、陸軍病院、横浜海軍病院といった東京・横浜方面の病院建築の実情を視察させた。それと前後して三島も上京して東京大学(東京帝国大学の前身)医学長の三宅秀に病院建築の設計図作成を依頼した。なお、筒井が平面図を作成。塔の部分は山形県の十等出仕になった原口祐之によって完成。
明治17年には、高橋兼吉が建設を請け負っていた鶴岡警察署庁舎が完成。
これらは擬洋風建築で建てられたが、作業に従事した棟梁たちがその後も形式を踏襲したため、東北地方には多数の擬洋風建築が存在することとなった。