入侵台湾的日军，陷于台湾人民激烈抵抗的泥淖之中。
沈葆桢从大陆调来的精锐部队又将他们团团包围。
日军不适应台湾南部盛行的疫气，“死者日四、五，病者不计其数”。
日本侵略者见沈葆桢布防周密，在军事上难以取胜，且军心波动，不得不与清政府谈判。
腐败无能的清政府，对闽台海防缺乏信心，深恐局势发展，会把战火引向大陆各地，谈判中步步退让。
在英国调停之下，以中方赔银五十万两，日本撤军为条件，结束了战争。
日本人在台湾战场上无法得到的东西，却在谈判桌上轻易得到了。
日本侵台事件引发了朝野筹办海防的浪潮。
沈葆桢认为要在台湾搞海防建设，首先应该建设台湾。
长期以来，清政府奉行“为防台而治台”的政策，对开发孤悬海上的台湾有许多禁令，严禁大陆人民偷渡。
与台湾隔海相望的福建，地少人多，漳、泉人民仍然偷渡入台。
清政府禁令限制了中国人，却限制不了外国人。
鸦片战争后，外商抵台低价收购蔗糖、茶叶、樟脑，输入鸦片等毒品榨取钱财。
为了杜绝外国染指台湾，巩固台防，沈葆桢上疏要求开禁，允许大陆人民自由东渡台湾，进入“番界”，开垦土地。
据文献记载，当时应招赴台者络绎不绝，仅光绪元年（1875年），福建、汕头、厦门三处就有2000家，“乘禁弛而预备渡海，大批大陆人民来到台湾，对台湾的的开发，经济的发展起了很大的推动作用。
同时也是杜绝外患，巩固台湾海防的根本性措施。
沈葆桢设防与开发两手一起抓。
先是于同治十三年（1874年）6月，凿山修路，开发台湾东部。
这是台湾开发史上的创举，工程十分艰巨。
沈葆桢调兵开凿，沿途设立碉堡，派兵驻防。
一年完工后，共耗银二十万两，死亡官兵达2000余人。
沈葆桢开山修路，不忘抚番。制定了许多办法，有效管理少数民族。
如政府提供费用，在高山族地区办义塾，高山族人从此由野蛮走向文明时代。
此外，努力改善高山族人的生活条件，使他们安居乐业。
开发台湾，促进了汉族与高山族经济、文化的交往，并为筹办海防打下了坚实的基础。
当时台湾是隶属福建省，属福建巡抚管辖。
由于交通不便，台湾镇、道大权在握，与巡抚只有公文上的来往。
沈葆桢痛感台湾吏治昏暗，认为要加强海防，整顿吏治是当务之急。
“台湾海外孤悬，七省以为门户，其关系非轻，欲固地险，在得民心；欲得民心，在修吏治、营政；整顿吏治、营政之权，操于督、抚”。
因此，他建议福建巡抚移驻台湾，总揽台湾军、民两政，兼理学政。
为了适应开发台湾的新形势，沈葆桢调整了台湾的行政区划，将台湾一府三县改为二府八县，有效控制台湾南北。
清政府同意他的建议，令福建巡抚每年冬春二季驻台湾，统筹全台，筹办海防。
远隔重洋、鞭长莫及的困境得到克服，台湾的管理得到加强。
为了巩固台防，沈葆桢改革班兵营制，加强训练，提高军队的战斗力。
加强海军及其装备，在澎湖训练水军，在台南选练洋枪队。
聘请外国工程师在安平南面设计修筑“亿载金城炮台”，在屏东东港建造“东港炮台”，在高雄的鼓山和旗山建造“打狗炮台”。
并把台南政府所在半月城，加以重修，使之坚固。
还修建台北府城等处，加强台湾的防卫力量。
这些防务设施，以安平炮台为最大，沈葆桢为其取名“亿载金城”，并书写镌刻在城门上。
1895年中日战争时，这座规模宏大的炮台发挥了很大作用，至今它还傲然屹立在台湾西海岸上。
筹办海防面临的首要问题是经费，不论是购枪炮、舰船，还是修炮台、养兵军饷都离不开经费，没有经济作后盾，海防建设是一句空话。
因此筹办海防，与兴利、求富是一致的，沈葆桢认为要加强台湾的海防力量，应从开发台湾、建设台湾入手。
只有台湾经济繁荣、地利尽开、饷源充足，台湾的海防才能真正巩固。
台湾煤源丰富，沈葆桢首创官营开采，开办基隆煤矿，既为福建船政解决用煤问题，也为台湾增加收入，同时还可以进入上海、香港市场与洋货竞争。
后基隆煤矿“每年出煤一百四五十万石，可得二十余万圆”。
沈葆桢于光绪元年（1875年）8月调任，丁日昌以福建船政大臣兼福建巡抚，兼管台湾事务，继续沈葆桢的改革。