是年容閎向他提出一套選擇學生留學美國的計劃：初次試辦，以四年為期，每年選派12至14歲的聰穎幼童30名，共120名，前往美國讀書。預定每人留學十五年，學成之後，依次回國服務。如果成績良好，以後即著為定例，每年照數派遣。
如此則中國今後富國強兵的人才，可以不假外求。曾國藩表示同意，隨即與江蘇巡撫丁日昌會銜入奏。及曾國藩回任兩江，清廷已批準留學計劃。
曾國藩、李鴻章與容閎等乃酌定留學章程十二條，詳列招募學生、施教步驟、管理及經費等事項。雖然同治十一年春間，曾國藩不幸去世，但第一批留美學生30人，仍於是年夏天由容閎、陳蘭彬等率領，起程留洋。這一留學計劃，後來由於守舊勢力的阻撓破壞，未能貫徹。不過就在這120名留學生當中，已頗造就了一些人才。例如唐紹儀、詹天佑、容揆、梁如浩、梁敦彥等，都是其中的佼佼者。
而最重要的，是留學風氣的開創，它為古舊閉塞的中國社會，開了一條道路，由這裏可以通往世界的新領域。日後中國士子出洋留學的為數日眾，中國人的眼光見識也為之日廣。追本溯源，曾國藩等奠基的功勞，是不可埋沒的。
總之，曾國藩在同治年間，是中國“自強運動”的主要推動者。凡製造輪船槍炮、翻譯西書、派遣留學生赴美，每一件工作，都憑著他的大力支持或指導擘畫，才得順利推動。
這些工作，就當時而言，成效實在不很顯著，甚至由於甲申（1844）、甲午（1894）的兩次對外作戰失敗，有人還認為“自強運動”是徹底失敗的。不過，誰也不能否認：“自強運動”所展開的每一件工作，影響都是非常深遠。這些措施雖沒有收到“立竿見影”的功效，但至少已使停滯了數百年之久的老大帝國，開始艱難地舉步邁向近代化的道路了。