對船政事業，沈葆楨堅持“主權在我”的原則。
認為“購置者權操於人，何如製造者權操諸己。”
為了引進西方先進的科學技術，船政局聘用了不少洋員、洋匠及教師。
對待這些洋人，在經濟上船政局給其優厚待遇，在政治上卻是寸權不讓，堅決奉行“權自我……操”的政策。
沈葆楨對洋人賞罰分明，不僅論功行賞，也量過行罰。
對不服從領導者予以開除，令其回國。
總之，沈葆楨在船政創辦之初，麵對新興的事業，麵對西方列強與頑固守舊派種種幹擾，以強烈的民族責任感排除一個又一個障礙，在坎坷的近代工業化道路上前進。
同治八年（1869年）6月10日，在沈葆楨的苦心經營下，在全體船政員工的共同努力下，馬尾船政局自行製造的第一艘輪船“萬年青”號完工下水。
該船係木殼蒸氣輪船，船身長238尺，寬27.8尺，吃水14.2尺，排水量1370噸，載重450噸，螺旋漿推進，備有風帆助力，航速10節。
9月25日，沈葆楨登船試航試炮成功，標誌著曆經艱辛的中國近代海防工業，開始起步。
在一年半內，“湄雲”號、“福星”號、“伏波”號輪船相繼完工下水。
沈葆楨並不滿足，認為蒸汽機是全船的關鍵機器，前幾艘輪船蒸汽機都是進口的，容易受製於人。
隻有仿製蒸氣機，中國造船事業才有前途。
同治八年（1869年）底起，馬尾船政局開始製造150匹馬力輪機。
技術人員與工人克服重重技術難關，終於試製成功，安裝於第五號輪船“安瀾”號，排水量為1258噸，航速10節。
同治十年（1871年）6月，“安瀾”號完工下水。
當時一位英國軍官參觀馬尾船政局後感觸地說，其產品無論技藝還是細工都可與英國的產品相媲美。
我國第一台仿製蒸汽機建造成功，是近代海防工業的一個裏程碑，在我國造船史上有著極其重要的意義。
考慮自製輪船具有蒸汽機功率偏小、炮位少的弱點，馬尾船政局向國外訂購了250匹馬力的蒸汽機，用於建造大輪船“揚武”號。
這是沈葆楨主持船政事務建造的最大一艘兵輪。
“揚武”號排水量1400噸，設三桅，航速可達12節。船上安裝10尊惠特沃思前膛炮，這些火炮從口徑和數量上均超越以前所造。
到同治十一年（1872年）為止，共有大小10艘輪船完工下水。
由於船政經費已頗吃緊，頑固派大臣又不斷彈劾，沈葆楨為了擺脫困境，上奏“若慮兵船過多，費無從出，則間造成商船未嚐不可，亦不患領者之無人。但兵船禦侮之資，不可因惜費而過少耳。”
朝廷批準暫造4艘商輪，以後再造兵輪。到同治十三年（1874年）七月止，沈葆楨全部完成了左宗棠原定第一期造船計劃。
這些兵輪除福建自用外，其餘撥給沿海各省，維持近海治安。
當時中國近海一帶商船增多，海盜活動十分猖獗，危及海上貿易。
清水師舊式兵船圍剿，海盜逃之夭夭，趕之不及。
待清水師裝備了新式兵輪以後，海防形勢為之改觀，兵輪速變快、洋炮威力大，打得海盜船破人亡。
為患數十載的海盜終於戡平。
沈葆楨對海防建設有兩大貢獻：
一是建造兵輪，二是培養海防人才。
馬尾船政局創立了中國第一所海軍學校馬尾前、後學堂。
左宗棠、沈葆楨把培育海軍人才作為“師夷”之根本，其宗旨是為近代海軍輸送具有專門知識的各類人才。
因此，馬尾前、後學堂招收資性聰穎、粗通文義的子弟入學。
馬尾船政局建設工程破土之日，也是學校新生入學之時。
船政學堂對學生要求非常嚴格，不但培養出許多近代工業的工程技術人員，還向中國近代海軍輸送為數眾多的將才。
這些人才大都是棟梁之材，成為海防建設的主要依靠力量，榮膺振興中華的重任。
除自身培養外，沈葆楨還上奏朝廷，建議派遣留學生出洋留學深造。
雖建議未得朝廷同意，沈葆楨還是於同治十三年（1874年），令日意格在船政學堂畢業生中挑選幾個隨其出國參觀學習，以期開拓視野，增長見識，強化“洋技”。
沈葆楨離任後，馬尾船政局後繼者根據他原來的設想，從1877年至1897年，20年間共派出4批官費留學生。