1823年（道光三年），出生于安徽合肥。
1847年（道光二十七年），在北京参加会试，中进士，改翰林院庶吉士。
1850年（道光三十年），改授翰林院编修。
1853年（咸丰三年），回家乡参与帮办团练，抵抗太平军。
1859年（咸丰九年），入曾国藩幕，襄办营务。
1861年（咸丰十一年），奉曾国藩之命组建淮军。
1862年（同治元年），率淮军调上海，升任江苏巡抚。
1863年（同治二年），奏准设立上海广方言馆，培养外语和学习西方科学、技术人才。
1865年（同治四年），署理两江总督，创办江南制造总局、金陵机器局。
1866年（同治五年），为钦差大臣，负责镇压捻军。
1867年（同治六年），授湖广总督。
1870年（同治九年），任直隶总督兼北洋通商大臣。
1872年（同治十一年），创办上海轮船招商局，实行官督商办。俄国出兵侵占我国伊犁，借机提出改“土车为铁路”的主张，因反对者甚众未能实行。
1874年（同治十三年），与日本代表签订《北京专约》。奉召进京见恭亲王奕，力陈中国修建铁路的重要，亦因阻力太大，未能实行。
1875年（光绪元年），因“马嘉理案”与英国代表签订《烟台条约》。奏设开平矿务局，官督商办。受命督办北洋海防事宜，开始着手组建北洋海军。
1879年（光绪五年），架设大沽北塘与天津之间电线。奏设上海机器织布局，官督商办。
1880年（光绪六年），奏设电报总局于天津，1882年改为官督商办。奏设天津水师学堂。
1881年（光绪七年），未经奏报修成开平煤矿唐山至胥各庄铁路，约10公里。
1885年（光绪十一年），与法国代表签订《中法新约》。
1888年（光绪十四年），北洋海军正式成军。
1889年（光绪十五年），朝廷正式同意修铁路，但否定李鸿章修津通路主张。
1890年（光绪十六年），以日、俄等国窥伺朝鲜、亟须加强东北防务为由，提出修山海关内外关东铁路建议，获朝廷批准。
1894年（光绪二十年），关东铁路因经费被挪作慈禧太后60寿辰庆典之用停建。中日甲午战争爆发。
1895年（光绪二十一年），中日战争中国军队战败，北洋海军全军覆没。赴日本谈判，与日本代表签订《马关条约》。失直隶总督、北洋大臣之职，投闲散置。
1896年（光绪二十二年），访问俄、德、荷、比、法、英、美诸国。
1898年（光绪二十四年），同情维新变法，暗中维护个别“新党”人士。年底被任命为勘河大臣，履勘山东黄河工程。
1899年（光绪二十五年），署理两广总督。
1900年（光绪二十六年），奉命北上与八国联军谈判议和。
1901年（光绪二十七年），与英、美、俄、德、日、奥、法、意、西、荷、比11国代表签订《辛丑条约》。11月病逝。