1872年（同治十一年）到1875年（光緒元年）間，清政府曾先後4次派遣學生赴美留學，每批30人，共計120人。
當時的留學生有兩大特點，第一是學習時間長（15年），故留學生的年紀隻是10至16歲；第二是留學生幾乎全是江蘇、浙江、福建、廣東一帶的平民子弟，沒有一個皇室貴族的後代。其原因是當時中國尚在閉關自守，達官貴人對外國情況不甚了解，不敢貿然讓自己的子弟出國冒險，再加上“尚未出洋之先，學生之父兄須簽名於誌願書，書中載明誌願聽其子弟出洋留學15年，15年中，如有疾病死亡及意外災害，政府皆不負責”（容閎《西學東漸記》）。這也是早期的留學生與今日的留學生所不同的地方。
此外，早期留美學生所修習的課程也比較集中。他們專修法律的約占1/3，其他如鐵路、礦山、工程、機器等約占2/3。留學生的總監督是陳蘭彬（翰林、刑部主事），副監督是容閎。這些留學生學習刻苦，在校成績優秀。
可惜的是，這些留學生除了詹天佑一人上完大學外，其餘皆未能完成全部學業。原來他們在學習西方科學技術的同時，也受到西方政治、文化及信仰等方麵的影響，其中少數學生信奉了基督教；有人公然剪去了辮子；還有些人想要仿效美國的社會製度。如此種種，皆令清政府甚為恐慌，最後下令全體留學生回國。1881年夏天，全體留學生撤回國內，他們後來從事外交工作的有31人，海軍和航運的有28人，電報事業有18人，鐵路事業有16人，礦務、商業、醫療、教育等共二十多人，都做出了很大的貢獻。