從19世紀70年代起，因辦“洋務”的需要，清政府開始成批派遣學生出國留學；到20世紀初，因推行“新政”而派遣得更多；同時，廣大知識分子為了尋求救國救民的真理，紛紛爭取到國外學習，從而形成留學熱潮。1870年(同治九年)，根據容閎的建議，兩江總督曾國藩、直隸總督李鴻章聯名上奏，請求選派學童去美國留學。經過短期籌備，從1872年到1875年(光緒元年)，每年派遣30名學童(年齡規定為12歲至16歲，個別年僅10歲)，4年共派出120名。
計劃學習15年，由小學、中學到大學，“學習軍政、船政、步算、製造諸學”。到1881年，在守舊派官僚“適異忘本”“治其惡習”的攻擊下，清政府決定裁撤留美，下令留美學生全部撤回。除病故和“告長假不歸”者外，歸國留美學生94人，只有詹天佑等2人完成學業，獲得學士學位。派遣學生留美后不久，洋務派又向歐洲派遣留學生。
1873年，福建船政大臣沈葆楨奏準選派船政學堂學生分赴英法學習造船、駕駛。在1877年、1881年、1886年、1897年，先後四次派出留英學生34名、留法學生49名(其中9名藝徒)、留德學生2名，共85名。這些留學生回國後，成為中國造船工業、海軍建設等方面的重要骨幹，著名人物有嚴復、劉步蟾、林泰曾、薩鎮冰、魏瀚、劉冠雄等。此外，19世紀末期，清政府還派遣了少量的“使館學生”。1890年，總理各國事務衙門奏準駐英法俄德美五國公使每屆任期內可常留學生2名，共10名。
