张之洞任湖广总督以及暂时代理两江总督期间，是长江沿岸教案接二连三地频繁发生的时期，张之洞运用双管齐下的策略，举重若轻，使事件最终都得以比较合理的解决。
先是1891年6月武穴教案。武穴位于鄂赣交界的长江口岸，属湖北黄州府广济县管辖，设有武黄同知署，1876年被辟为启航港，清政府在此设立洋关，雇用外国签手（即海关检查人员）常驻。此后，外国传教士纷纷来此传教。
6月5日晚，广济县天主教徒欧阳理然肩挑4名幼童从武穴街上走过，被屠铺帮工郭六寿看见，便上前盘问。据欧阳理然称：“幼童是从广济县附近收来，将送往九江法国天主教堂。”当时，芜湖教案发生后，长江各地风传教堂“迷拐幼孩，残害幼儿”，或挖眼制药，或虐杀幼童稚女，取其红丸，以炼丹药等言。郭六寿联想至此，于是和众人一起将欧阳理然扭送官府。正在此时，欧阳理然所带的4名幼童中，有一名因病饿死去，众人于是谣传死孩将被送入武穴卫斯理循道会福音堂。一时群情激愤，千余群众聚于该福音堂前，向堂内投掷石块。时堂内包、白两教士分赴外地有事，仅留眷属、小孩等守堂。纷飞的石块打中堂内燃烧的煤油灯，引起大火，女眷们携小孩外逃。前来救火的武穴洋关签手柯林及一位外地来此传教的英国金教士被愤怒的群众打死。事发后，法舰、美舰各一艘从九江驶往武穴。
外逃的洋眷在武黄同知顾允昌等保护下于次日被送上路过的洋行“德兴”轮，“德兴”轮抵汉口后，洋眷即前往英国驻汉口领事处诉称事件始末。英国领事嘉托玛立即照会湖广总督张之洞，要求“严惩凶手”，旋即英国政府也声言，如不满足英方要求，就联合法、德一起，自行处理这件事。
张之洞在接到武穴地方官府的禀报及英国领事照会后，很快抽调水陆精锐部队，部署在各个地方，既防止外来入侵，又震慑不明真相的闹事者。另一方面他又命令江汉关道派轮船驶往武穴，将金教士、柯林的尸体运回汉口妥善安置。另外，又派候补知府裕庚前往明查，命令文武水陆各营严防滋事，照会驻武汉各领事，让他们通知“各教堂暂勿收养婴孩”。
武穴教案发生后，地方政府拘捕疑犯23人，判处为首者郭六寿等二人“正法”，从犯6人“分别监禁枷示”。
尽管张之洞接到英领事嘉托玛的照会后，立即明确表示“力任保护、缉凶”，并在实际中也这么做了，但英方并不满足，他们肆意讹诈。对此，张之洞做了坚决的抵制。英领事称武穴教案为“谋杀、故杀、放火抢劫”，并要求将那些旁观哄闹者一一拿办。张之洞驳斥说：“哄闹混殴非谋杀，多人共殴一人非故杀，失火延烧非放火故烧，攫取零物非抢劫。”他拒绝拿办围观者。嘉托玛又派费、梅两个教士前往广济做观审委员。费、梅二人提出许多无理要求，强调该案的发生都是因为平日蓄谋而成，并不是一件偶然事件，要求将首从各犯全都严办，张之洞一一据理驳复。费、梅二人又以教堂曾向武黄同知求援三次未允、马口司巡检不肯收留洋眷为由，要求按谋杀罪分别予以撤职查办。张之洞驳称：武黄同知本非地方正印官，手下并无兵勇捕役，所以根本无法制止当时的事态，而且根本没有差役不肯救护洋人之事，而该同知收留洋妇洋孩在署中住宿一夜，这是人所共知的，这就是保护之实。
由于英国政府的挟制，总理衙门致电张之洞，要他“设法速结，免生枝节”。最后，双方达成协议，将郭六寿等2人正法，胡东儿充军，其他3人杖刑，流放；马口司巡检陈培周以“保护不力”被撤职；赔付柯、金2人恤银各1万两，教堂“由官修复”，赔偿损失2．5万两，合银4．5万余两。
武穴教案议结不过两月，鄂西重镇宜昌又爆发教案。芜湖、丹阳、武穴等地教案发生后，宜昌风声紧张，反洋教揭帖到处张贴。张之洞命令宜昌地方军政官员“务须严加提防，万勿大意”。
9月1日，饭铺老板游某丢失幼子，鸣锣寻觅，找了一整天都没找到。后来一位法国天主教圣母堂雇工告诉他，他的孩子现在在该堂，游某于是在9月2日这天带人前往圣母堂，果然在那里找到了他的孩子。正在交涉时，堂外已有成群的人聚集，纷纷斥责教堂拐卖幼童，“有喊打者，有喊烧者，势如潮涌，声如山崩”，堂内修女急忙派人报官。此时，有十多个围观者“执短木棍，盘辫扎腰，在前吆喝”，带领众人冲入圣母堂，寻找其余被拐幼童。忽然，紧邻的美国圣公会教堂中一苏姓教士向人群开枪，击伤一人，愤怒的人群立刻闯入圣公会教堂，苏姓教士等人仓皇逃走，众人放火将圣公会教堂焚毁，又在圣母堂点火，堂中7名修女及巴姓教士（分属法、德、美三国）被人打伤。附近河街教堂也被焚烧，宜昌的英教士、英侨住宅及正在兴建的英国领事馆等七八处建筑有的被焚烧，有的被哄抢。
事发后，宜昌镇总兵罗揞绅、知府逢润古等当即率兵前往弹压，护送洋人登上停在江边的轮船，并将受伤修女、教士妥善护理。又派兵保护各洋行、税务司、领事馆及传教士、外侨住宅。
宜昌教案涉及面很广，教堂之外，还有外侨住宅及领事馆，国家则有英、法、美等国。张之洞得知后十分焦急，连忙电函逢润古等“务将启衅放火之人缉拿讯取，此节最关紧要”。逢润古等人极力伪饰，复电称：此案系民人找寻幼童、洋人开枪伤人而发，圣公会、圣母堂及洋人住宅系洋人理亏心虚、纵火****的。张之洞复电要求核查，一再嘱咐“千万不可饰以却”，并派候补知府裕庚乘船奔赴宜昌查办。当张之洞得知圣母堂内幼童并没有被人挖目割肾之事发生后，电责逢润古等人所报不实，又派荆州道方恭钊赴宜昌确查。他说此案关系到法、英、美等国，不能拿它当寻常地方小事来对待，不可谎报搪塞……如果想虚词推诿，企图大事化小，不但没有好处，还必定会耽误大事。
9月10日，德国公使巴兰德联合英、法、美、意、比、俄、日、西等9国公使照会总理衙门，敦促清政府迅速处理此案，英法两国并派军舰从汉口上驶。英国领事趁机再次提出湖南全省通商之事，试图要挟，被张之洞拒绝。但张之洞担心各国以此为借口，联合起兵，于是多次致电方恭钊、裕庚等人查拿凶犯，并说，如果查不到首犯，就必须像江南各案那样，严格追查地方文武官员的责任。在张之洞的严责下，宜昌地方官员在宜昌、沙市、汉口等地捕获12人，分别处以“徙、流、充军”等惩罚。10日，开始交涉赔款问题，最后，议定赔偿法国教堂银10万两，英、美分别为6万多两。
晚清办理外交者，皆以处理教案最为棘手。张之洞的做法无疑就高明了许多。他上能得到朝廷的称赞，下能得到百姓的理解；外能使列强无话可说，甚至有苦难言，内能赢得舆论的支持，被称为有民族气节。他在处理广州，长江沿岸等地教案过程中，事先采取各种预防措施，事后面对外国领事、主教的讹诈，据理反驳，义正辞严，终于使其奸计狡谋未能得逞。争是一种志气，张之洞不可无争之气，否则难为强者。
当出现危机事件的时候，仲裁者首先要尽力平息事态，使事件不要进一步恶化；然后要尽快认清责任，查清责任人，及时将其处理；对双方的无理要求不能纵容，要协调好各方面的关系，给出一个都能接受的方案。