光緒二十年（1894年），日本侵略朝鮮。盛宣懷曾建議仿歐洲瑞士之例，由數大國公同保護朝鮮，格於清議，未被采納。他曾屢次要求起用宿將劉銘傳，清廷初不以為然，事急召之，劉不出。還曾要求募德國軍官，訓練新軍；購買快船，協助海軍；李鴻章獨喜用漢納根，議遂中錣。盛宣懷奉委辦理東征轉運，有人參劾他采辦兵米，侵蝕浮冒。李鴻章查複奏稱：前敵軍米奏明飭由直隸按察使周馥、道員袁世凱就近在遼寧采辦，無從浮冒，至天津招商局北棧被火所毀，商米、雜貨，均係客商存件，並無官米在內，盛宣懷無從侵蝕。在平壤戰役中，盛宣懷五弟盛星懷陣亡，盛宣懷憂勞憤激，一病幾殆。二十一年（1895年）四月，《馬關條約》簽訂，盛宣懷以宿疾頻作，未老先衰，陰有退誌，屢請開缺，不準。後在天津創辦頭等學堂、二等學堂，即北洋大學堂。
二十二年（1896年）二月，劉坤一招盛宣懷至南京，商議新政條陳。隨後張之洞約往湖北，商議鐵路、鐵廠等事。遂奏準由盛宣懷接辦湖北漢陽鐵廠，任鐵路總公司。九月十三日，光緒帝召見盛宣懷，談修築鐵路、練兵、理財、育兒等事。光緒帝傾聽動容，說諸臣皆不知之，患在因循耳。次日，即命直隸津海關道盛宣懷開缺，以四品京堂候補，督辦鐵路總公司事務，補授太常卿。十二月初四日，鐵路總公司成立於上海，奏明先造盧漢幹路，其餘蘇滬、粵漢次第開造，不再另設公司。次年十二月，調大理寺少卿。