1838年秋天，武昌阅马厂燃起了滚滚浓烟，湖广总督林则徐为表明禁烟的决心，将搜缴的1754杆烟枪及一批烟斗烟具槌碎焚毁，16768两烟土烟膏投入江心。此举是一年后林则徐在广州进行虎门销烟的前奏。随着鸦片战争的开始，中国在痛苦和屈辱中迈入了近代社会。美国普林斯顿大学教授本杰明·艾尔曼最近在《南方周末》上说：“中国是什么时候开始有问题的？很多学者认为是鸦片战争造成的，但是我们认为不是，我们觉得是太平天国造成的。鸦片战争当然是很重要的，但它对中国国内的影响不是很大，只限于广东一带。当时最根本的问题是太平天国，大概几百万中国人死去，中国的经济中心江南一带都乱了，……把清朝的元气消耗得很厉害，导致国力衰竭。”
湘淮两军在镇压太平天国起义中发挥了至关重要的作用，因而曾国藩和李鸿章被誉为“中兴名将”。西方学者芮玛丽把他俩划入了“十九世纪六十年代”的“杰出人物”之列。芮玛丽对“同治中兴”的评述是：“不但一个王朝，而且一个文明看来已经崩溃了，但由于十九世纪六十年代的一些杰出人物的非凡努力，它们死里逃生，再延续了六十年。这就是同治中兴。”历时13年的太平天国运动，确实把内外交困的清王朝统治秩序冲得七零八落。“天王”洪秀全率师北伐，武昌是他们所攻占的第一座设有督署的会城。太平军先后三次攻占武昌，四次攻占汉口和汉阳。1852年12月24日，太平军竟在长江上建起两座浮桥，一座连接鹦鹉洲和白沙洲，一座从南岸嘴到大堤口。全国最大的木材流通市场鹦鹉洲派上了用场，源源不断地提供了架桥木材。攻克武昌后，太平军又在龟山晴川阁和蛇山黄鹤楼之间架设过更大的浮桥，气壮山河。——百年后修建的万里长江第一桥基本上也是从这里横跨长江，那是武汉上演的最伟大的经济事件。
“汉口通江水势斜，兵尘过后转繁华。”第二次鸦片战争之后，《天津条约》规定汉口为全国十大通商口岸之一。除了英德俄法日，接踵而来的还有西班牙、丹麦、荷兰、意大利、奥地利、瑞士、秘鲁、葡萄牙、巴西、刚果等，共17个国家，并分设领事馆。汉口门户洞开，发生一系列嬗变，开始“由土变洋”，封建结构走向解体。在其传统商业高度发达的基础上，借助外部因素，城市成功地完成向现代的转型，被称为“汉口模式”。这种背景下的中国，汉口是个年轻的对外开放城市，在中国近代史发端时的地位相当于一百多年后的“深圳”。
汉口至少是华中最早“洋”起来的地方。小时候我们常说洋火、洋画、洋油、洋灰、洋巴巴（沥青）、洋糖发糕等，就是汉口人走向近代的遗风残留。新华社高级记者杨继绳曾撰文，他的家乡是一个偏僻的小村，农民不知道大山以外发生的一些重大事件……汉口虽然离他们家乡只有一百多公里，但对农民是遥不可及的。人们对汉口的向往只能停留在儿歌里：“月亮月亮跟我走，一走走到洋汉口；月亮月亮跟我跑，一跑跑到六渡桥。”
1861年3月7日，英国官员与湖广总督官文商定，在汉口江边花楼巷往东8丈起，至甘露寺江边卡东角止，把约500亩的地方划为租界，领事馆设天津街（后来的市文史馆）；接着，中德立约规定，自汉口通济门沿江官地界外起至李家冢止，约600亩地为德租界，领事馆设现在的市政府；一年后，沙俄在汉口界限路（合作路）至黄陂路黄兴路之间，划出400多亩租界区，领事馆设洞庭街（后来的省电影发行公司）；法国在其旁边也划出187亩的租界区，领事馆设洞庭街（原吕钦使街）；最后，日本把通济门外（今一元路）至燮昌小路划出247亩半的租界区，领事馆先设英德租界的交汇点（胜利街）上，不久迁山崎街（今山海关路）江边；比利时本来在汉口刘家庙江边也购得600余亩准备作为租界，因此地扼京汉铁路咽喉，张之洞坚持不允，给它超出十年前130倍的“损失费”而作罢。这五国租界后来都有大大拓展，达3300多亩。据《夏口县志》载，每亩年地丁银“一钱一分七厘”，约合十斤大米的价钱。
与此同时，武汉的洋教堂、洋行、洋工厂、洋码头大量兴起，洋货也纷纷充斥市场。在武汉所建的教堂分天主堂、圣公会堂、循道会福音堂、伦敦会福音会堂、信义会、基督复临安息日会六种，配合以传教为主的文化渗透。1863年夏，英国麦加利银行开始在汉口营业，并在汉口洞庭街55号开设支行，汇丰银行紧随其后，长期独占金融业鳌头。接着德国德华、法国东方汇理、俄国华俄道胜、日本正金、美国花旗、比利时华比等银行在汉口设立分行。第一个在租界兴办的工厂是俄商顺本砖茶厂，制茶业成为汉口最大的工业，还有英商皮革厂、德国蛋品加工厂、英商和日商的棉花打包厂，以及制冰厂、冰冻食品厂、制酒厂、灯泡厂等纷纷出现。1908年在德租界投产的汉口英美烟草公司，是清末武汉最大的外资企业，仅女工即需用5000名之多，与之配套的沿江码头多达二十多个。“内河航行权”使长江航运走向国际化，美商旗昌（1862年）、英国太古（1867年）、德国汉堡、美利坚、日本日清……“上江航路千余里，下江航路二千余里，皆以汉口为起点。”（《湖北学生界》）各国进出汉口港轮船吨位所占比例，至1914年中国为15.8%、英国为45.2%、日本为31.2%。以致中国留日学生愤然指出，“夫长江五千里而吾楚管其中枢，英、德二国既联袂并辔，经营于一隅，则必竭其阴悍之手段，以较他日结果之大小。”
看来，租界的出现固然是屈辱的象征，表明国家主权的被侵占和丧失；但是它给城市的经济和文化发展带来了诸多效应。对于内陆武汉来说，租界可以说送来了一方观察世界的窗口，让人们沐浴“欧风美雨”，得到民主制度、城市管理等方面的诸多启迪；对于一场革命来说，租界也提供了相对宽松的政治环境，让革命党人的活动有了空间，不仅设立机关，还发表言论。正是这种“国中之国”的特殊因素，使武汉从格局面貌上“洋”起来，从文化精神上活跃起来。
汉口形成以后一直是不设城墙的开放城市，因受太平天国摧残之后，为防捻军于1864年始筑城墙。但它始终只是一堵长墙，形同虚设，存世仅43年即拆除。看来，开放已成为不可遏止的趋势。“洋务运动”又称“同光新政”，即同治光绪当朝时期采取的新政。当时的实力派人物竟然都结缘武汉。李鸿章于1867年至1870年间任湖广总督，在武汉办过招商局汉口分局。这段时期，张之洞也在武昌水陆街学政衙门视事，一介儒臣任内4年娶妻（湖北布政使唐树文之女）生子，也算把武汉当做第二故乡。跟李鸿章同年离任前，张之洞最大的政绩是创建了经心书院，这座历时34年的书院初建武昌三道街文昌阁，后迁文昌门附近的火星堂，复建于三道街（现46中校址），更名为“存古学堂”，成为湖北在晚清时培养高级人才的干部学校。四年学政，武汉及湖北的教育风貌大为改观，张之洞得到湖北地方人士的好评。1870年，在卸任回京之际，张之洞为早生华发而感慨：“人言为官乐，哪知为官苦。我年三十四，白发已可数。”
中国的洋务运动被外界认为非常成功。但“到了1890年代以后，中国碰到一个钉子，就是它和日本的甲午战争。日本上台，中国下台，日本则觉得它是第二个中华帝国，是东亚最强的国家了。”（美国学者本杰明·艾尔曼语）
1889年，张之洞出任湖广总督，开始成为洋务派后期的代表人物，大举经济改革、教育改革和军事改革，在湖北形成洋务运动新的中心。他在近二十年的时间里主持“湖北新政”，成果卓著，耸动中外视听。
一是兴办近代军事工业和民用工业。在汉阳龟山下建有湖北枪炮厂，后易名湖北兵工厂，大量生产“汉阳造”枪炮，其创办经费之巨、机器之新，“较津局既逾数倍，较沪局亦复加多。”与之毗连的湖北炼铁厂，加上大冶、江夏、江西萍乡等地的铁矿、煤矿，为亚洲第一家“以采铁、炼钢、开煤三事合而为一”的近代化钢铁联合企业。“左岸是钢铁，右岸是纺织。”还在武昌文昌门、望山门外建有湖北织布官局、纺纱官局、缫丝局、制麻局等，另外还有白沙洲造纸厂、武胜门外毡呢厂、保安门外制革厂、汉阳赫山针钉厂、官砖厂等，武汉大小近20家近代工厂出现，一时占全国官办工厂数量的首位；
二是大兴近代文教事业。在武昌都司湖创办两湖书院（1903年改为文高等学堂，不久又称为两湖总师范学堂），在蛇山下阅马厂东厂口四川会馆始办农务学堂，后又办工艺学堂、方言学堂、农业学堂、工业学堂，还有铁政局附近的自强学堂，后改为文普通学堂，以及遍布武昌城内东南西北中五路高等小学堂等等，武昌蔚成文教区。在辛亥革命前夕，武汉三镇共有官立各级各类学校128所。规模之大，门类之全，为国内少有。如端方所奏“近日中外教育家，往往因过鄂看视学堂，半皆许为完备。比较别省所立，未有逾于此者”；同时，张之洞还大力提倡向海外派遣留学生，以培养洋务新政所需要的各类人才。如《学堂歌》所唱：“湖北省，二百堂，武汉学生五千强；派出洋，学外邦，各省官费数不广；湖北省，采众长，四百余人东西洋。”据估计，清末湖北留学生共计五千余人，名列各省前茅。大批新式知识分子源源涌现，在辛亥革命和以后的革命运动中发挥了启蒙者和先锋战士的作用。
三是组建湖北新军。“均参照德、日两国最新军制”，不同于旧式武装，废戈矛土枪，仿欧日编制，淘汰老弱和兵痞，由知识学生担任指挥官，士兵文化水准较高。湖北新军一镇一混成协与北洋六镇一样，是清末军队中最具战斗力的力量。还大办军事学堂培养人才，如武昌黄土坡的武备学堂、大都司巷的将弁学堂、武高等学堂、武昌南湖的陆军第三中学、武昌右旗以东的湖北陆军特别小学堂等。湖北新军各标营大多驻扎在武昌城内及城郊，易于接受现代都会新的文化信息，加之主管者张之洞等相对开明，使得这支军队成为清朝军队的最大革命异数，终至发动武昌首义。
以汉阳铁厂为核心的“湖北新政”其重要价值怎么评价也不过分。大机器生产作为具有革命意味的物质文明在湖北应运而生，所带来的现实效应远远超出经济范畴。它们不仅体现了近代化工业的产生，而且在思维方式与时代精神上为革命基因的培养奠定了基础，为武汉成为推翻专制政体的首义之区准备了条件。汉阳铁厂与辛亥革命可以视为中国近代化历史剧的这一幕和那一幕，它们是不同的导演者，之间却有着共同的命运主题，这一主题就是中国的近代化。如果说前者是一场经济革命、后者是一场政治革命，那么前者是后者的前提、后者是前者的必然。有人这样比喻，汉阳铁厂不仅生产了大量的钢铁，同时也生产了一条联通资产阶级革命之链。这是武器的批判之链，是与中国近代化道路相维系的命运之链。
张之洞督鄂，是湖北由传统走向现代化的起点。武汉作为中国近代史开端的前沿城市，是张之洞督鄂推行“新政”的最大受益者，领先全国风气之处不胜枚举，它充满活力，热火朝天，迅猛发展。借用另一位姓张的——张难先语：“适湖广总督张之洞提倡新政，改革教育，设汉阳铁厂及武昌纱麻四局，烟突十丈，矗立云霄，规模之宏，气象之伟，令人耳目一新。识时之士，入书院，考学堂，济济跄跄，如百川之朝宗。”（《湖北革命之动因》）武汉的地位在全国举足轻重。
对武汉乃至全国来说，还有一个极为重要的事件是1896年10月20日大清皇帝敕谕兴修北京至汉口的铁路。1889年4月1日，湖广总督张之洞提出了修筑卢汉铁路的计划。他以“一路可控八九省之冲，人货辐辏，贸易必胜……经纬纵横，各省旁通”等八条利国利民理由，上奏朝廷准修卢汉铁路。1905年9月，卢汉铁路南北两段在河南詹店车站附近接轨贯通。张之洞与袁世凯参加验收，次年4月1日全线通车，定名为京汉铁路。如果说19世纪末的船运交通打破了封闭状态使武汉通过长江走向世界，那么20世纪初京汉铁路和粤汉铁路——中国最长的两条铁路都以武汉为始终点，铁路与船运的立体交通格局随之形成，武汉成为内地商业圈更广阔、对外联系更迅速更便捷的国际性商业大都会。新兴的汉口与上海、广州、天津、青岛并列为全国五大商埠。由于它处的地理位置无与伦比，被认为是“中国商业之心脏”。
京汉铁路促使汉口市政建设迅速发生裂变。为了保护铁路，同时防御后湖水患对市区的侵袭，1904年开始，从舵落口到堤角修建了长达27华里的一条大堤。一说全长34华里，从牛湖广佛寺即堤角为起点，越过岱家山，经姑嫂树至禁口，再经长丰垸并横堤以达皇经堂。涸出低洼地十万余亩。这道被记在张之洞功劳簿上的“张公堤”，把汉口市区面积扩大了近20倍。随即，本来处于护城河外的玉带门至大智门一带，建起了大批仓库、工厂、搬运所，还有前店后库的货栈，形成了一个繁华的商业带。如当时的《夏口县志》所言：“猥自后湖筑堤，卢汉通轨，形势一年一变，环镇寸土寸金。”铁路沿线的迅猛发展，也威胁到汉口城堡的存在。1906年，汉口城墙开始拆除。在城墙的基础上，修建起从硚口到英租界的后城马路，这是汉口华界的第一条近代马路。京汉铁路开通后，直到民国初期，汉口城区面积从11平方里扩展到了28平方里。王葆心在《续汉口丛谈》中说：“卢汉铁路开行后，廛居鳞次，则上自硚口，下延直至今谌家矶矣。”还说：“清一代，汉市之愈推愈广，日衍日奇，其大概视此矣。”
京汉铁路直接提升了武汉的交通地位。“经纬纵横，各省旁通，四达不悖。”一方面为航运送来了货源与客源，一方面又及时把通过船只运来的旅客与货物疏散。有资料显示，截至1911年，湖北官办和商办的航运共有38艘轮船，往返汉口的各省民船不下24000艘。一派“千樯万舶之所归，货宝珍奇之所聚”的景象。在大智门火车站与江岸车站之间的长江岸边还有专用码头。车站与码头之间，来往运输川流不息；钢铁大动脉与黄金水道，互相辉映，如同两只矫健的翅膀，把历史名镇汉口升向新的高度。