对船政事业，沈葆桢坚持“主权在我”的原则。
认为“购置者权操于人，何如制造者权操诸己。”
为了引进西方先进的科学技术，船政局聘用了不少洋员、洋匠及教师。
对待这些洋人，在经济上船政局给其优厚待遇，在政治上却是寸权不让，坚决奉行“权自我……操”的政策。
沈葆桢对洋人赏罚分明，不仅论功行赏，也量过行罚。
对不服从领导者予以开除，令其回国。
总之，沈葆桢在船政创办之初，面对新兴的事业，面对西方列强与顽固守旧派种种干扰，以强烈的民族责任感排除一个又一个障碍，在坎坷的近代工业化道路上前进。
同治八年（1869年）6月10日，在沈葆桢的苦心经营下，在全体船政员工的共同努力下，马尾船政局自行制造的第一艘轮船“万年青”号完工下水。
该船系木壳蒸气轮船，船身长238尺，宽27.8尺，吃水14.2尺，排水量1370吨，载重450吨，螺旋浆推进，备有风帆助力，航速10节。
9月25日，沈葆桢登船试航试炮成功，标志着历经艰辛的中国近代海防工业，开始起步。
在一年半内，“湄云”号、“福星”号、“伏波”号轮船相继完工下水。
沈葆桢并不满足，认为蒸汽机是全船的关键机器，前几艘轮船蒸汽机都是进口的，容易受制于人。
只有仿制蒸气机，中国造船事业才有前途。
同治八年（1869年）底起，马尾船政局开始制造150匹马力轮机。
技术人员与工人克服重重技术难关，终于试制成功，安装于第五号轮船“安澜”号，排水量为1258吨，航速10节。
同治十年（1871年）6月，“安澜”号完工下水。
当时一位英国军官参观马尾船政局后感触地说，其产品无论技艺还是细工都可与英国的产品相媲美。
我国第一台仿制蒸汽机建造成功，是近代海防工业的一个里程碑，在我国造船史上有着极其重要的意义。
考虑自制轮船具有蒸汽机功率偏小、炮位少的弱点，马尾船政局向国外订购了250匹马力的蒸汽机，用于建造大轮船“扬武”号。
这是沈葆桢主持船政事务建造的最大一艘兵轮。
“扬武”号排水量1400吨，设三桅，航速可达12节。船上安装10尊惠特沃思前膛炮，这些火炮从口径和数量上均超越以前所造。
到同治十一年（1872年）为止，共有大小10艘轮船完工下水。
由于船政经费已颇吃紧，顽固派大臣又不断弹劾，沈葆桢为了摆脱困境，上奏“若虑兵船过多，费无从出，则间造成商船未尝不可，亦不患领者之无人。但兵船御侮之资，不可因惜费而过少耳。”
朝廷批准暂造4艘商轮，以后再造兵轮。到同治十三年（1874年）七月止，沈葆桢全部完成了左宗棠原定第一期造船计划。
这些兵轮除福建自用外，其余拨给沿海各省，维持近海治安。
当时中国近海一带商船增多，海盗活动十分猖獗，危及海上贸易。
清水师旧式兵船围剿，海盗逃之夭夭，赶之不及。
待清水师装备了新式兵轮以后，海防形势为之改观，兵轮速变快、洋炮威力大，打得海盗船破人亡。
为患数十载的海盗终于戡平。
沈葆桢对海防建设有两大贡献：
一是建造兵轮，二是培养海防人才。
马尾船政局创立了中国第一所海军学校马尾前、后学堂。
左宗棠、沈葆桢把培育海军人才作为“师夷”之根本，其宗旨是为近代海军输送具有专门知识的各类人才。
因此，马尾前、后学堂招收资性聪颖、粗通文义的子弟入学。
马尾船政局建设工程破土之日，也是学校新生入学之时。
船政学堂对学生要求非常严格，不但培养出许多近代工业的工程技术人员，还向中国近代海军输送为数众多的将才。
这些人才大都是栋梁之材，成为海防建设的主要依靠力量，荣膺振兴中华的重任。
除自身培养外，沈葆桢还上奏朝廷，建议派遣留学生出洋留学深造。
虽建议未得朝廷同意，沈葆桢还是于同治十三年（1874年），令日意格在船政学堂毕业生中挑选几个随其出国参观学习，以期开拓视野，增长见识，强化“洋技”。
沈葆桢离任后，马尾船政局后继者根据他原来的设想，从1877年至1897年，20年间共派出4批官费留学生。