不少人对张之洞的见风使舵、善于变化不以为然，也就是张佩纶所讥讽的旁顾趋时。既为报恩，也为升迁，张之洞不惜拼却个人声誉，揣摩权倾天下的慈禧心意，不失时机地为她曲意辩护、阿谀效忠，这样的旁顾趋时的确为人所诟病。但他到山西后由清流向洋务的实质性过渡与转变，则为情势所迫，全然出于内在本心。不改革，就没有出路，识时务者为俊杰，这种权变通达的“趋时”，用今天的话说，就是顺应潮流，与时俱进，我们应该为之击节赞赏。
山西久蒙大旱，民生困顿，饿殍遍野；加之烟毒泛滥，教案迭起，真所谓“吏事积疲，贫弱交乘”。要想改变这一混乱落后现状，非变革图强不可。张之洞下车伊始，就大刀阔斧地开展了一系列社会改革的严厉措施。除禁烟效果明显外，其他方面，则乏善可陈，收效甚微。是期望过高，还是整治不力？是奖惩不公，还是操之过急？是没有对症，还是积重难返？为此，张之洞不得不陷入深深的反思之中。就在这时，一个特殊人物——英国浸礼会传教士李提摩太出现在他的眼前。
李提摩太，汉名李菩岳，会说一口流利的汉语，精通儒、道、佛经典，是一个典型的“中国通”。就连他的外表，也装扮成当时的清人模样——身穿对襟马褂，头戴长辫假发。只有高高的个子、白白的肤色与蓝蓝的眼睛，才透出他是一名欧洲洋人的信息。李提摩太不仅致力于传播“天国”福音，也关注人间社会改革，他以赈灾为名来到山西，走访民间，广泛调查，绘制地图，掌握了大量的一手实地资料，力劝国人“采取西方文明，尤其是教育、科学和经济等方面”。
为推行“西化”主张，李提摩太专门拜访山西巡抚张之洞，向他赠送自己所著《近时要务》、《富晋新规》及其他西方书籍，并奉上他思虑良久、切实可行的治晋方略——以开矿产、兴实业、办学堂等“西化”方式改变山西，以开启民智，藏富于民。
张之洞此前对西方科学多多少少也有所风闻了解，只因那是洋务派信奉的东西，又属“夷狄之学”，并未深究细探，认真了解。而现在则不一样了，为官一任，造福一方，既然传统治理方式无法改变山西的落后面貌，何不学习、效仿“西洋术”一试？于是，张之洞静下心来，摒弃偏见，开始研读李提摩太送来的“精神食粮”。“中国南省虽出丝茶，而北省土产鲜有机器制作，终不如进口洋货值丰，此四十年中暗亏不知凡几……果能自此振兴格致，精益求精，将来深明之所以然……”张之洞读着读着，心中不觉豁然开朗。而此时，李提摩太又在太原亲自登台，向山西官绅学士演讲天文、地理、声光电化、医药卫生等西方知识，现场演示氧气助燃、磁石吸铁等简单易行的科学实验，还专门向张之洞一人讲解西方最新的“炼钢法”……一切的一切，都使张之洞眼界大开、惊叹不已，仿佛进入了一个全新的世界。“他山之石，可以攻玉。”看来要想真正变革现实，致富图强，唯有采取“西法”之策了。
其实，在张之洞身上，深深地烙印着儒家经世致用的思想。父亲张瑛任贵州兴义知府时，曾与太平军作过殊死决斗，年仅十六的他，就参加了父亲率部苦苦坚持三天三夜的兴义守城战。受此影响，张之洞“好阅兵家言及掌故经济之书，慨然有经世之志”。此外，他还拜晚清“中兴名臣”胡林翼为师，在他的影响下，张之洞“精研历代诸儒之学，而以实用为归”。当下所面临的刻不容缓的现实危机，激发了张之洞昔日深埋于心的经世致用思想，“塞外番僧，泰西智巧，驾驭有方，皆可供我策遣。”于是，他聘李提摩太为顾问，在山西开始了洋务运动的最初尝试：设洋务局，购西学书籍仪器，修筑公路，筹办织布局，订购新式农具，改进土铁生产……
万事开头难，有了关键性的第一步转型，往后的向前推进，深入发展，便是顺理成章之事了。
中法战争爆发，张之洞因在山西任内脚踏实地的改革措施深得慈禧赞许，加之他力主抗战，又有身为军机大臣的族兄张之万竭力保荐，清廷于1884年5月22日下旨，命他署理两广总督，主持对法战事。
由巡抚到总督，官升了，位显了，权大了，而肩头的职责与负担也更加沉重了。张之洞以一介儒臣出任封疆大吏，临危受命，成为清军对法作战西南战场的最高统帅。在他的精心谋划与赤诚努力下，终于取得了中国近代史上少有的辉煌胜利——镇南关大捷。捷报传来，张之洞不禁喜出望外：“自中国与西洋交涉，数百年以来，未有如此大胜者。”法国茹费理内阁也因这场战役而倒台。然而，法国议会很快又通过了增拨军费、增调军队、扩大战争的新议案。陆战的局部胜利无法从总体上扭转整个中法战争的大局势，内外交困的清廷不得不“乘胜即收”，签订了中国近代史上最为“优惠”的无割地、无赔款条约——《中法会订越南条约十款》。
战争虽然结束了，可它对张之洞产生的深远影响才刚刚开始。中法战争中清军表现出来的处处被动、捉襟见肘之势，坚定了张之洞刻意谋求中国军事近代化的决心，他很快提出三项亟须施行的“当时急务”：一、“储人才”，开办近代军事教育，造就一批能征善战的军事人才；二、“制器械”，开办军工厂，制造枪弹大炮；三、“开地利”，兴办采煤炼铁等近代化工业生产。他认为这三项环环相依，缺一不可，“有人才而后器械精，有煤铁而后器械足，有煤铁器械而后人才得其用，得之则权利操诸于我，失之则取予仰于人。”
基于以上认识，张之洞在广州编练广胜军，创办水陆师学堂，建造枪弹厂，加速广东水师建设，将洋务自强运动开展得有声有色。
1889年11月，张之洞奉命调任湖广总督，兼筹办芦汉铁路大臣。此次虽属平级调动，但清廷的目的，主要是让他筹备修建芦汉铁路，并在武汉开辟一处新的洋务基地，与实力显赫的直隶总督、北洋大臣李鸿章相互牵制抗衡。
1889年12月17日，已愈天命之年的张之洞乘船抵达武昌。直到1907年调离进京，除两度暂署两江总督外，张之洞任湖广总督长达十八年之久。
如果说张之洞在外放山西巡抚与督任两广期间，开创实业、兴办洋务只是小试牛刀——属序幕与热身赛，那么真正的大戏好戏、竞争比赛则在督任两湖之时。
有慈禧太后为后盾，有清廷修筑芦汉铁路的全国总体性战略规划作支撑，张之洞知道他的“天命”所在就在武汉，就在湖北，他决定放手一搏。一场改变中国近代历史进程，名为“湖北新政”的洋务运动在19世纪末轰轰烈烈地上演开来。张之洞的个人功业，也因此而迈向其他后期洋务派难以企及的峰巅。
“张氏抵鄂之年，应为湖北从传统走向现代化的起点。”一个落后的内陆区域，在张之洞的苦心经营下，一跃而成为中国近代化程度最高的省份而与得风气之先的上海、广东并驾齐驱，省会武汉也成为仅次于上海的中国第二个近代化大都会，被外国人誉为“东方芝加哥”。这是一场名副其实的近代“中部崛起”！
张之洞于武汉大办近代工业，发轫之地则在广州。受中法战争刺激，他在两广总督任上积极筹办枪炮厂、炼铁厂、纺织厂等机械化工厂。接任两广督篆的李瀚章相当保守，对办厂之类的洋务根本不感兴趣，觉得张之洞留下的这厂那厂全是些烫手“山芋”。于是，张之洞便趁机将这些工厂迁到湖北，而原先向外国订购的诸多机器设备，也改变了运送目的地，陆续抵达武汉。湖北新政于草创之初，就这样捡了个不大不小的“便宜”，有了良好的基础与开端。
湖北新政的主要内容，可概括为创办近代工业、发展教育事业、编练新式军队。
张之洞在湖北兴办的近代工业，主要是汉阳铁厂、湖北枪炮厂以及湖北织布局、纺纱局、缫丝局、制麻局等四局。
滔滔长江与长江的最大、最长支流汉水在武汉交汇，也将武汉分隔为武昌、汉口、汉阳三镇。正是在张之洞督鄂期间，武汉三镇的职能逐渐区分开来，武昌为督府所在，乃湖北行政中心；汉口以商务为主，沿江为英、德、俄、法、日五国租界；汉阳为张之洞开办的主要厂矿——汉阳铁厂、湖北枪炮厂厂址所在。
作为亚洲第一个近代化钢铁工厂，远东乃至全世界数一数二的大型企业，汉阳铁厂历经三年建成。1894年6月30日，当铁厂第一炉鲜红耀眼的钢水流泻而出时，整个世界为之震惊不已。设在上海的西方报馆立时刊发传单，电告各国，其中一家报纸这样写道：“汉阳铁厂之崛起于中国，大有振衣千仞一览众山之势……中华铁市，将不胫而走各洋面，必与美英两邦，角胜于世界之商场，其关系非同毫发……呜呼！中国醒矣，此种之黄祸，较之强兵劲旅，蹂躏老羸之军队尤可虑也。”
出钢三天之后，张之洞在随员的陪同下视察汉阳铁厂，在满耳的机器轰鸣声中登高眺望，但见生铁厂、熟铁厂、贝色麻钢厂、西门士钢厂以及铁货、机器、造轨等十个大小厂房鳞次栉比，烟囱高高耸立，喷吐的烟雾缭绕天际，似与朵朵白云融为一体。一时间，张之洞不觉豪情满怀，仿佛看到了古老的中国正在脱胎换骨，告别昔日的贫弱，跻身于世界强国之列……是的，当时的他，根本就没想到一个有着几千年封建专制的国度，欲建设成为一个经济发达、社会民主、繁荣富强的国家，该是多么曲折艰难。一个接一个难以想象的劫难，仿佛注定了中华民族必须经受一场场血与火的洗礼，只有在涅槃中才能获得新生。
汉阳铁厂后改为商办企业，与大冶铁矿、萍乡煤矿组成著名的汉冶萍煤铁厂矿有限公司，毛泽东曾两次视察其中的大冶铁厂（后为大冶钢厂）。1952年，在回顾中国民族工业的发展历程时，毛泽东说有四个人不能忘记，第一个提到的就是“搞重工业的张之洞”。
汉阳铁厂西邻，便是张之洞最早建成的湖北枪炮厂。这里设有枪厂、炮厂、罐子钢厂、无烟火药厂、炮弹厂、枪弹厂等多个规模宏大的分厂，共有员工约三千人，能生产当时最新式、最先进的快枪快炮，特别是一种口径七点九厘米的步枪，更是以其优良的质量而享誉全国。令张之洞没有想到的是，正是这种“汉阳造”步枪，在近半个世纪之后的抗日战争中，仍是国人抵御入侵日寇的强有力的主要武器。设若张之洞在天之灵有知，在为自己当年的洋务实绩感到欣慰的同时，更多的，恐怕得为后人的裹足不前而感到深深的遗憾与悲哀了！
布、纱、丝、麻四局设在武昌，成效不如汉阳铁厂与湖北枪炮厂，但织麻局为全国首创，四厂分布开来，对武汉地区近代化的整体构成，无疑起着相当重要的促进作用。
据有关资料统计，张之洞在湖北地区共创办大小工厂三四十个之多，投入白银一千七百多万两，职工总数最多时达至一万六千余人。湖北的经济结构，由此发生了根本变化。