1881年（光緒七年），清政府在大沽海口選購民地，建造船塢一所。但規模較小，僅能修理小型兵船，無法修理大型戰艦。
這一年的10月3日，李鴻章在大沽口驗收了“超勇”“揚威”之後，偕同北洋文武群臣親往旅順。
旅順口的自然地理條件，非常適宜於修建船塢。港口群山環抱，水深不凍，巨浪難進，適防台風。其陸路連內地，交通方便。海路瀕臨大洋，便於操練。旅順口水深達28尺。可容納各種兵艦。
61歲的李鴻章不顧自己已年逾花甲，興致勃勃地踏遍了旅順口岸的所有山嶺，詳細審查了漢納根對旅順海防工程的計劃，決定將旅順工程加以擴大，盡快建港建塢。
但修築工程卻因經費難於籌措而被迫停頓。後來在1886年（光緒十二年），將工程包給法國商人德威尼承築。其全部工程計有大石（皆用大塊石條砌成）1座，以及修理鐵甲所需之機器、工廠廠房、儲料倉庫、辦公室、住房，以及1500米餘長的靠船大石泊岸、鐵路、起重碼頭、電燈、自來水等。原定全部工程承包費125萬兩，限30個月完工。驗收後保固10年。
他對旅順工程的進展很不滿意，他訓斥陸爾發：“工程進展太慢，如此下去，旅順港塢恐三十年尚不能完工。”
回到直隸總督府後，李鴻章即上奏朝廷，建議設立旅順海防營務處工程局，任命道員黃瑞蘭主持工程。不料黃瑞蘭貪鄙無能，不懂工程，揮霍浪費。他任職一年，耗銀三萬兩，攔海大壩才告合攏。但因淤泥未全部清除，大壩根基不固，以致經常塌陷，貽害無窮。
李鴻章一氣之下撤了黃瑞蘭，另派袁保齡和劉含芳接管旅順工程局的工作。
1890年11月，耗資近一億兩白銀的旅順港工程終於竣工，李鴻章立即選派北洋海軍提督丁汝昌、直隸按察使周馥，天津海關道劉汝翼等人到旅順口驗收。11月9日，旅順港塢交付使用。
這樣一座近代化的大船塢，不僅在國內是第一流的，在整個東方也是屈指可數的。
李鴻章對旅順港的工程質量表示滿意，如此堅固的工程，實為罕見。堪稱“中國塢澳之冠”“海軍歸宿根本”。
旅順船塢建成後，不僅可供北洋海軍7300餘噸級的“定遠”“鎮遠”及大小各船入港停泊檢修，而且配以10座炮台，各種火炮60餘門進行防務，成立水雷營，建立了水雷學堂，創辦了“旅順水陸弁兵醫院”、旅順電報局、小型機器廠等，旅順口，成為中國近代最好的海軍基地和舉世矚目的戰略要塞。
“海水一泓煙九點，
壯哉此地實天險！
炮台屹立如虎闞，
紅衣大將威望儼……”
詩人黃遵憲的詩篇，形象地描繪了旅順口這一渤海門戶，北洋鎖鑰的天然形勝和戰略地位。
甲午戰爭爆發前，為加強旅順口防禦，李鴻章命令在正麵海岸及後路又增設海岸炮台和陸路炮台多座。到甲午戰爭爆發時，旅順口共有海陸炮台20餘座，各式大小炮火100多門。各炮台之間，脈絡貫通，首尾相援，是一個完整的防禦體係。
位於旅順後路的大連灣是一個天然良港。黃山、老龍頭、和尚島，左右拱抱，形勢險要，為旅順口後路鎮鑰。清廷在大連灣苦心經營布置6年多，防禦體係非常堅固。
大連灣炮台始建於1888年，到甲午戰爭時尚未最後完工。大連灣設有水雷營及海陸炮台，計有和尚島、老龍頭、黃山、徐家山等炮台。其中除徐家山為陸路炮台，專顧後路外，其餘均為海岸炮台。所有炮台均為露天式。各炮台裝備的火炮是當時最新式的精銳大炮。如和尚島炮台的24厘米、15厘米的克虜伯大炮，均為自動回轉速射炮，可向炮台前後左右八麵進行自由自在的射擊。
旅途之順路，也就是進攻的順路。若旅順失陷，則整個遼東半島即落入日本之手，也意味著日本可以涉足對岸的山東半島。清軍在山東半島上設有海軍基地威海衛，那裏若抵擋不住，日軍就會直搗天津、北京乃至整個華北平原。