隨著洋務運動的發展，對新式人才的需求急劇增加，洋務派在國內大力興辦新式教育的同時，又開始創辦出國留學事業。辦新式教育都阻力重重，派學生出洋的困難更不難想像，所以派學生出洋留學的一些重要奏折、函件，均由曾國藩、李鴻章這兩位重臣聯名，足見其對此事的重視，亦可見此事的阻力之大，非曾、李聯名而難成。
曾、李或許早就有派學生出洋留學的念頭，但將此事提上議程、付諸實施，則是接受了處理「天津教案」時曾國藩譯員容閎的建議。容閎是廣東人，早年受美國傳教士的資助到美國留學，畢業於耶魯大學。對外國的深入瞭解，使他認為中國要富強的一個重要方面是要派學生出洋留學。從19世紀50年代中期起，他就不斷為此努力，但四處碰壁，均以失敗告終。但對此並不灰心，一直全力奮鬥。1868年，他通過江蘇巡撫丁日昌(字雨生)向朝廷上了一個派遣留學生的條陳，但如石沉大海，沒有回音。1870年「天津教案」發生，曾國藩奉命前去處理，容閎擔任曾的譯員。容閎充分利用這次機會，通過參與辦案的丁日昌向曾提出派人出洋留學的具體計劃，並表示自己願意帶隊前往。他的建議切實可行，終獲曾國藩同意，即與李鴻章聯名上奏，請求旨准。1870年冬，朝廷正式旨准曾、李關於派遣留學生的建議。
由於這類事屬總理衙門管理，所以曾、李一直與總理衙門充分溝通，1871年6月26日他們又聯名致函總理衙門，論述了派人出洋留學的必要性、正當性與可行性。他們認為留學可以「業成而歸，使西人擅長之技，中國皆能諳悉，然後可以漸圖自強」，這也符合「我皇上徐圖自強之至意」。對中國已辦有新式學堂，故不必費資巨大派人留學的反對意見，他們反駁說「設局製造，開館教習，所以圖振興之基也」，而「遠適肄業，集思廣益，所以收久大之效也」。中國不可能盡購外國兵船機器，只能派人出去學習，同時還以百聞不如一見，「欲學齊語者，須引而置於莊岳之間」等中國古訓加強自己的論點。他們認為派人留學所費雖巨，但有二十年時間，所以每年負擔並不算重，「遠適異國，儲才備用，更不可以經費偶乏，淺嘗中輟」。他們特別提出，1868年中美兩國簽訂的《中美續增條約》第七條早就規定：「嗣後中國人欲入美國大小官學，學習各等文藝，須照相待最優國之人民一體優待」，為赴美留學提供了條約依據。當然，這些學生在國外還要配備中國教習，「隨時課以中國文義，俾識立身大節」。同時，他們將具體制定的12條章程作為附件送上，徵求意見。除經費問題外，這12條的主要內容大都是關於留學生的選派、管理和使用。規定每年選派30名十二三歲的幼童赴美，分4年共派120名；學生所學專業要由清政府決定，留學期限為15年，畢業後要回國聽候政府派用，不得在外入籍他國，不得在外逗留或私自先回另謀職業；其中特別重要的是規定在外留學仍要學習中國儒學傳統經典，並定期由正、副監督傳集學童宣講《聖諭廣訓》等，若發現有品行不端或身體不適者將隨時送回國內。
而後曾、李又幾次上奏，再三強調派遣留學生的意義，並提出具體措施。在人們想方設法出國留學或讓子女出國留學的今天，人們可能很難想像當時派遣留學生之困難，所遇阻力之大。那時在國內上「洋務學堂」都被視為有辱祖宗門楣之事，要到「番邦」去拜「洋鬼子」為師，更是被認為「背宗叛祖」，所以願意、敢於出國留學的人很少。為了完成留學任務，只得在窮人一向有出洋傳統的東南沿海地方作為任務「攤派」。為了完成任務，一些地方官甚至挨家串戶做勸說工作。本來「官派」就是出國所有費用全由政府負擔，但願意去者仍然不多，地方官不得不再許給這些窮苦人家更多好處。有些貧苦人家原本出於生計已經報名同意，但又聽說西方的野蠻人會把他們兒子活活剝皮再把狗皮貼到他們身上，當怪物展覽賺錢，於是立即反悔，取消報名。結果，只有30個名額的首批留學任務竟然沒有完成。首倡留學並且具體負責此事的容閎焦慮不已，只得回到老家廣東香山縣說服動員，同時又在香港的新式學堂招收學生留學。首批留學生中的許多人都有家人、親戚出洋闖蕩的經歷。後來大名鼎鼎的詹天祐，其父也是非常勉強地送他出國的。詹家雖不富裕，但非赤貧，所以詹天祐之父詹興洪自然也要他走科舉功名的「正途」，根本沒想要他留學。詹家有位譚姓鄰居長期在香港做事，對西方情況有所瞭解，他非常喜歡年幼聰穎的詹天祐，便力勸詹家送詹天祐留學。沒想到詹興洪一口拒絕，在譚的反覆勸說下，並且譚還同意將女兒許配給詹天祐，詹興洪才勉強同意詹天祐出國留學。
由此，也可看出曾國藩、李鴻章首創留學事業的艱難。
1872年2月，曾、李奏准上海廣方言館總辦陳蘭彬任出洋局委員(監督)、容閎為副委員(副監督)。經過一番運作，第一批幼童終於在1872年8月踏上了出洋留學之途，掀開了中外文化交流史上的重要一頁。