光緒六年（1880），李鴻章又一次硬著頭皮上疏清廷，要求修築一條鐵路，以解決開平煤礦運輸問題。清廷掌握實權的洋務派奕（左訁右斤）等人給予了支持，李鴻章的請求得到了批準。唐山至胥各莊之間的一條小鐵路開始修建，次年修成，全長11公裏。這就是近代中國的第一條鐵路。
這條鐵路的設計及技術工作由英國工程師金達負責，軌距也按照英國所采用的標準，為4.85英尺，合1.435米。此後，就成為我國鐵路軌距的定製。
在修築胥各莊一唐山鐵路的同時，還在胥各莊建了一個修理工廠，這也就成為中國第一個鐵路修理廠。
李鴻章還是近代中國通信的奠基人。
對於西方現代科技的通信業，當時的清廷官員的認識，是膚淺而荒唐的。許多人堅決反對，他們所持的理由居然是為大清帝國的風水地脈著想，以為“電報之設，深入地下，橫衝直撞，四通八達，地脈既絕……”
李鴻章卻自然有開明的認識，他直覺地懂得通信業蘊藏著極高的軍事和民用價值，“事體重大，有裨國計民生，故需官為扶持並酌借官帑以助商力之不足”“官督商辦”，成為了李鴻章的近代化商業試驗模式。
他建議從天津經山東、江蘇，跨長江至上海架設電線，以通電話。他還準備設一個電報學堂，請洋教習訓練中國學生，由中國自己經營，掌握通信之權。
李鴻章的主張無論從需要看還是從目的看都是可取的。清廷批準了他的奏請，並令他負責，迅速辦理。
其實，李鴻章是玩了一個“先斬後奏”的手腕，早在他正式奏請的前一年，他就已經私下著手進行了。他看到福建方麵“籌辦”了幾年，毫無成就，洋人又不斷請求，清政府舉棋不定，拿不出妥善辦法，徒費時光，自己就悄悄地幹了起來。自天津的北洋公署到大沽、北塘海口各炮台架設了電線，並建立了電報係統。
以往，洋人在中國的電報都用洋文，需要翻譯，既費時間，又不易保密。李鴻章改用中文拍發電報，自訂了密碼暗號。據他自己說，即使拍發電報的工作人員也不知其內容含義，這還是一項小發明哩。
光緒六年（1880）他的奏請得到了批準，具有了公開活動的“身份證”，於是，李鴻章便大張旗鼓地搞起來，設立了天津電報總局（實際是電信局，包括電話業務），任命盛宣懷為總辦。
這一年9月，又在天津開設了電報學堂，招收了學生32名。聘請了丹麥教員，訓練學習拍發電報。
同時，還在紫竹林、大沽口、濟寧、清江、鎮江、蘇州、上海等7處設立了電報分局。
架設電線工作自光緒七年（1881）三月開始，到是年十月竣工，用去湘平銀17萬8千7百餘兩。數千裏路程，用了半年多時間，速度算是比較快的。
在李鴻章主持下，電信事業有所發展。光緒十年（1884）又增設了天津到山海關一段，因基本用於軍務，經費由北洋軍費中開支。不久，向西伸展到漢口，向南延伸到越南、香港等地。光緒十二（1886）年，東北三省、四川、雲南都已接通。光緒十八年（1892）閏六月李鴻章稱：“10年中，電線已遍及22省。南至台灣、廣西，西到新疆、甘肅，北達黑龍江，無不通電信。”
李鴻章滿懷信心地展望著未來。輪船招商局的發展，開平礦務局的成功，使他沾沾自喜，試圖沿著這條改良主義的道路，一小步一小步地走下去。
19世紀80年代，李鴻章的洋務活動達到了鼎盛時期。