同治九年（公元1870年）十一月四日，天津機器製造局正式成立，李鴻章暫委沈保靖為總辦。
天津機器製造局成立的同時，李鴻章又在大清河、北運河之間，擇地興造彈藥庫一座，用來儲存彈藥、成品機器。
機器局一應員弁，仍大多僱用洋技師，中國技師則全部從江南機器製造總局與金陵機器局奏調。該局規模雖不及江南局宏大，但也比崇厚原設之局大出幾倍。
在這之前，李鴻章見直隸兵力空虛，京師只有神機營六千人十營，口外也只有黑龍江將軍管轄的馬隊。直隸其他要地，只有幾座兵站和糧草轉運局，幾乎無兵。
李鴻章至此才恍然大悟，當年張宗禹為何能在幾個日夜的光景，長驅直入，直逼畿輔，致使朝野震動，兩宮變色，歸根結底，在於直隸防守太單薄了。
李鴻章經奏請，把裁撤後已轉成經制之師的兩萬淮勇，分三批調駐進直隸各口駐防，又在口外添募一馬隊，聘洋人教練。同時設總糧台一處，分糧台十處。
為使糧道水陸暢通，他又將淮軍萬人調到大運河沿岸，挖濠築堤，疏理河道，直到大小船隻暢行無阻。他兼署北洋通商大臣後，為使通商、行政兩便，又奏請添設津海關道，在天津專設衙門，希望辦事迅速，不受地方約束。又彷照上海，在天津添設了稅務司衙門。
李鴻章保舉記名道、刑部郎中陳欽暫行署理津海關道，天津機器製造局總辦沈保靖署天津稅務司。朝廷一一照準。不久，總稅務司赫德加委德國人德璀琳接署天津稅務司。
李鴻章到直隸不過四個月，便拳打腳踢，施展平生所學，把死水一潭的直隸，治理得轟轟烈烈，大為風光，人氣眼看著一天旺似一天。
到了年底，日本國特派使臣柳原前光抵京，向總理衙門提出通商請求。總理衙門依例禀奏兩宮皇太后。慈禧太后著軍機處擬旨，遍詢各地督撫。安徽巡撫英翰力持不可，言稱“恐貽後患”。
慈禧太后拿不定主意，讓軍機處把英翰的折子謄抄二十幾份，分送各地督撫討論。其實，說是讓各地督撫參與進來，實際上主要還是看南北二洋的態度。
南洋通商大臣是兩江總督曾國藩，北洋通商大臣是直隸總督李鴻章。對外洋請求通商事宜，南曾北李最有發言權，其他督撫態度怎樣卻無關緊要。
曾國藩正在假中，主意自然要李鴻章一個人拿。李鴻章沒有忙著上折，他讓隨員把一應介紹日本國的書籍俱翻撿出來，一一閱看，又請教了一名英國人、一名美國人，二人把知道的都毫無隱瞞地告訴了他。
隨著對日本的了解增多，李鴻章的想法漸漸成熟，他在上《籌議天津設備事宜折》的同時，又附加《遵議日本通商事宜片》，主張與日本通商。
李鴻章認為，日本與中國一衣帶水，相距不過數日程，從元代開始，兩國人民就有往來。李鴻章又說，國門洞開後，歐洲各國爭相來中國取利，而日本並沒有湊熱鬧，可見是真心想與中國交好。現在中國與歐洲各國都有往來，日本要求訂約通商亦在情理之中，不該拒之門外，說不定兩國關係好了之後，還能為我所用。
李鴻章甚至想利用日本通商這件事，向外國派駐公使，偵探別國實在情形，達到永遠相安的目的。他認識到無駐外使節的不便，明確提出，駐外使節不僅能“以偵探彼族動靜，而設法聯絡牽制之”，更“可冀消弭後患，永遠相安”。
當李鴻章提出這一設想的時候，大清國滿朝文武，甚至包括恭親王在內，還遠沒有認識到這點。奏議遞進宮去，自然遭到王公大臣的一片唾罵。但慈禧太后經與恭親王反复論證後，最終還是同意了李鴻章的觀點，認為與日本通商終究是利大於弊，答應與日本通商。
軍機處按照慈禧太后的吩咐，專給李鴻章、曾國藩二人下了一道聖旨，特別指出：“因該國意向甚堅，業已令其特派大員，到時再與妥議。著曾國藩、李鴻章預行之妥籌，庶臨時較有把握。”
李鴻章接旨後，考慮日使來華必先到上海，當天晚上就給江蘇巡撫丁日昌遞急函一件，讓丁日昌委派署江蘇藩司實授江蘇臬司的應寶時，速到海關道衙門，借調日本與西洋各國所訂之條約，並一一抄錄；日使到滬後，著應寶時與海關道先行接待，會同辦理，不准有絲毫差池。
第二天，李鴻章又把津海關道陳欽從天津傳到保定，吩咐道：“兩國訂約非同兒戲，鈐印簽字之後的東西，是不能胡亂更改的，務須提前考慮周詳，預為籌劃妥當，方不致出現疏漏。本部堂已函囑江甦應臬台辦理接待之事。你回津後，要派員去與應臬台會合，相商辦理此事。你還要進京去同文館一趟，挑一名倭語明白的生員帶在身邊，以備急用。你從京師可以直接回天津，就不用來督署了。本部堂這幾日要去大沽口走一走，查驗一下砲台修復的事情。”
陳欽領命後，就進京去同文館辦理挑選生員的事。李鴻章緊鑼密鼓地籌備著日使來華前的一切準備工作，但讓他做夢都沒有想到的是，日本國此次執意要與大清國簽訂條約，竟然是為了一場蓄謀已久的陰謀所作的鋪墊！也就是說，大清國的朝廷完全領會錯了日本國的意圖。
日本是島國，西隔東海、黃海、朝鮮海峽、日本海同中國、朝鮮、俄國相望，東臨太平洋。國土由北海道、本州、四國、九州四個大島和三千餘個小島組成，面積約三十七萬平方公里。絕大部分國民屬大和民族，少數民族有阿伊努人等。
與大清國相比，日本島是真正的彈丸之地。就是這個彈丸之國，從立國之初，便極具侵略和對外擴張的野心。明治維新以後，日本國面貌一新，日漸強盛，稍有國力便到西洋各國訂造戰船，大興軍備，隨後便想將鄰近的朝鮮半島、琉球群島及台灣島掠為己有。但當時的朝鮮、琉球均是大清國的屬國、屬地，而台灣又屬大清國領土。這三個地方，日本無論想攻其中的哪個，都不能不把大清國牽扯進去。日本國決定仿照西方各國的辦法，打著訂約的幌子，實是派人來大清國偵察國力、窺視動靜，希望對症下藥作出相應的策略。
同治十年（公元1871年）三月，日本國欽差全權大臣大藏卿伊達宗城，外務大丞兼文書柳原前光以及隨行二十人乘船抵達上海。
應寶時按著李鴻章預先的指派，會同上海海關道帶隨員到碼頭恭迎伊達宗城一行，並安排進一家官驛住下。應寶時連夜向李鴻章及總理衙門通禀日本使團抵滬事宜。
第二天，伊達宗城鄭重向應寶時提出，想帶隨員在上海各處參觀。伊達宗城特別言明，要到軍營和江南製造總局參觀，以備回國後效仿云云。應寶時按照李鴻章事先的吩咐，婉言回絕了日本使團進軍營的要求，只帶他們到江南製造總局走了一趟。
在製造局的校炮場，柳原前光問東問西，還親自驗看開花炮的射程及效果等，顯得極其虛心和興奮。應寶時有問必答，毫無保留。
應寶時答話的時候，日本使團的部分人員，便拿出事先準備好的本子，將應寶時介紹的情況一一記錄下來。應寶時不以為意，還在心裡感嘆：“這些倭賊，什麼都不知道，真是可憐！”
十幾天后，應寶時接到總理衙門的諭示，命其帶上日本使團，登舟趕往天津去見李鴻章。伊達宗城、柳原前光等人站在甲板上，不時詢問沿途砲台的位置及駐防情況。應寶時不明就裡，均一一指明；有不知道的，他便開動腦子，含糊其辭，直說得伊達宗城頻頻點頭為止。
應寶時自以為應變得體，其實正中了日本人的奸計，也為以後埋下了諸多禍根。
李鴻章率陳欽等人到碼頭迎接。他先讓陳欽、應寶時二人，把伊達宗城一行送到驛館歇息，並撥派了幾名差官伺候。
伊達宗城卻打開隨帶的護書，從裡面拿出一份擬好的條約，遞給李鴻章道：“本大臣前來，是奉天皇旨意，來同貴國簽這份條約的。條約已經擬好，請貴大臣預為瀏覽一下，並呈請貴國皇帝陛下御准。”
李鴻章沒想到日本人個子矮，性子卻這般急，不由笑道：“貴國皇帝陛下著伊大臣前來訂約，倒是選對了人。不過，修約之事關乎兩國的命脈、前程，斷非一見面便可辦理，總須貴我雙方坐在一起，反復計議，確無疏漏後，才可畫押鈐印。貴大臣遞上來的這個條約，本部堂可以先拿回去看一看。至於何時商談訂約之事，本部堂請旨後才能知會貴大臣。貴大臣只管在驛館好好歇息便是。”
伊達宗城等人只好進到驛館裡頭，到指定的房間去歇息。
臨行，陳欽特意把守在驛館門外的兩名侍衛叫到一旁吩咐道：“倭寇生性野蠻，最好打劫財物，你們兩個可要看住他們，不要讓他們到外面去。雖然皇上有旨，同意與他們訂約，但我們卻不能不預為防備。若他們走到街面上，忽然萌發惡念，潛到人家的屋子裡去，殺人越貨，本官不好向上頭交代，你們兩個也難脫干係。聽本官的吩咐，把眼睛瞪大些，萬莫生出意外。”他把日本使臣當成了倭寇。
兩名侍衛被他一席話說得臉色頓變，頓時緊張起來。