元年（1875年），福建、汕头、厦门三处就有2000家乘禁令解除而预备渡海。大批大陆人民来到台湾，对台湾的开发，经济的发展起了很大的推动作用，同时杜绝了外患，巩固了台湾海防。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。一年后完工，共耗银20万两，死亡官兵达2000余人。沈葆桢开山修路，不忘“抚番”。他制定了许多办法，有效地管理着少数民族。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，他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。
台湾当时隶属福建省，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，以有效控制台湾南北。清政府同意他的建议，令福建巡抚每年冬春二季驻守台湾，统筹全台、筹办海防。与大陆远隔重洋、鞭长莫及的困境得到克服，台湾的管理得到加强。
为了巩固台湾海防，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，海防建设就是一句空话。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，也为台湾增加了收入，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，可得二十余万元”。
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。沈葆桢任两江总督后，还不时关心着台湾的开发和建设。光绪三年（1877年），丁日昌奏请在台湾兴修铁路，开办矿务等事，沈葆桢给予全力支持。自沈葆桢始，后经丁日昌、刘铭传等人的努力，台湾社会经济迅速发展起来。沈葆桢为筹办台湾海防，先后渡台两次，是在台湾兴办洋务的第一人，也是大规模开发和建设台湾东部的第一人。
沈葆桢是个爱国、清廉的洋务派官员，也是为国为民尽力寻求自强之路的有识之士。他民族自尊心极强，坚决抵抗外国侵略者，直至临死前，他极力主张的建立以铁甲舰为核心的外海水师仍未能筹办，他在遗疏中还指出“事关呼吸，迟则噬脐”。他为中国近代海防建设作出的不懈努力，应该得到充分肯定。
§§第五章曾公帐下一卧龙——刘蓉