从19世纪70年代起，因办“洋务”的需要，清政府开始成批派遣学生出国留学；到20世纪初，因推行“新政”而派遣得更多；同时，广大知识分子为了寻求救国救民的真理，纷纷争取到国外学习，从而形成留学热潮。1870年(同治九年)，根据容闳的建议，两江总督曾国藩、直隶总督李鸿章联名上奏，请求选派学童去美国留学。经过短期筹备，从1872年到1875年(光绪元年)，每年派遣30名学童(年龄规定为12岁至16岁，个别年仅10岁)，4年共派出120名。
计划学习15年，由小学、中学到大学，“学习军政、船政、步算、制造诸学”。到1881年，在守旧派官僚“适异忘本”“治其恶习”的攻击下，清政府决定裁撤留美，下令留美学生全部撤回。除病故和“告长假不归”者外，归国留美学生94人，只有詹天佑等2人完成学业，获得学士学位。派遣学生留美后不久，洋务派又向欧洲派遣留学生。
1873年，福建船政大臣沈葆桢奏准选派船政学堂学生分赴英法学习造船、驾驶。在1877年、1881年、1886年、1897年，先后四次派出留英学生34名、留法学生49名(其中9名艺徒)、留德学生2名，共85名。这些留学生回国后，成为中国造船工业、海军建设等方面的重要骨干，著名人物有严复、刘步蟾、林泰曾、萨镇冰、魏瀚、刘冠雄等。此外，19世纪末期，清政府还派遣了少量的“使馆学生”。1890年，总理各国事务衙门奏准驻英法俄德美五国公使每届任期内可常留学生2名，共10名。
