当时总理各国事务衙门与随后的北洋通商大臣负责对外关系与自强运动的策划与推行，先后引入国外科学技术，建立现代银行体系、现代邮政体系、铺设铁路、架设电报网。建立翻译机构同文馆、新式教育（新学），培训技术人才并派遣留学生到欧美日等先进工业国家，培育出唐绍仪与詹天佑等人才。开设矿业、建立轮船招商局、江南制造总局与汉阳兵工厂等等制造工厂与兵工厂，同时也建立新式陆军与北洋舰队等海军。 洋务运动使得中国社会出现较安定的局面。其间太平天国于1864年灭亡。1865年僧格林沁的满蒙骑兵（八旗兵）中捻军埋伏后全歼，赖洋务派左宗棠与李鸿章分别灭西、东捻，捻乱到1868年为止。1862年－1878年间左宗棠先后平定陕甘回变，平定新疆回乱，并收回伊犁。 

洋务运动使得清朝的国力有了一定程度的恢复和增强，到慈禧太后与恭亲王联合执政的同治年间，清朝一度出现了较安定的局面，史称“同治中兴” 。其间清朝在西方人的帮助下成功消灭内地的民变并收复新疆，在国际上的地位和形象因此有相当大的改善。至19世纪80年代，清朝军队的装备和洋务运动之前相比已有了明显的提高；对外方面，1884年，清朝和法国为越南（安南）主权爆发中法战争。清朝失去藩属国越南，越南成为法国殖民地，台湾也宣布建省。战后，清朝设立了海军衙门。  1885年英国入侵缅甸，清朝驻英公使曾纪泽向英国抗议无效，隔年被迫签订《中英缅甸条约》，承认缅甸为英国所有。日本在明治维新后国力大增，1872年日本强迫清朝藩国琉球改属日本，清朝拒不承认，中日交恶。1894年中日甲午战争爆发，最后以清军落败而告终 。

走向灭亡

清政府于1895年与日本签定《马关条约》，割让台湾和澎湖，失去藩属国朝鲜。 洋务派李鸿章建立的北洋舰队全面瓦解，也宣告自强运动最终失败。 随后，由光绪帝与梁启超和康有为领导发动的政治改革运动，戊戌变法又因为慈禧太后和保守派的反对，而软禁了光绪帝，变法因此失败，因为只有103天，因此又称为“百日维新” 。

1900年，八国联军入侵北京。1901年清朝同十一国签订了《辛丑条约》。清朝于八国联军后国势大坠，知识分子莫不提出各种方法拯救中国，主要分成立宪派与革命派两种改革路线。1901年立宪派康有为、梁启超推动立宪运动，梁启超发表《立宪法议》，希望让光绪帝成为立宪君主。而慈禧太后为挽清朝衰落危局，有意效仿欧日的改革而推行清末新政。新政主要推行君主立宪、建立清朝新军、废除科举、整顿财政等一系列改革。而革命派对清廷的改革失望，他们主张推翻清朝，建立共和。1894年孙文于夏威夷檀香山建立兴中会 、1904年黄兴于长沙成立的华兴会、1904年蔡元培于上海成立光复会，此外还有其他革命团体。1905年孙文在日本联合兴中会、华兴会、光复会，成立中国同盟会，并提出“驱除鞑虏、恢复中华、创立民国、平均地权”纲领。革命派联合旧有反清势力如三合会、洪门等，在华南地区发起十次起事，并将势力渗入华中、华南的清朝新军 。

当时立宪派与革命派为改革方式发生争执，一开始立宪派占上风，清廷也承诺实行立宪。

1907年清廷筹设资政院，预备立宪，并筹备在各省开办咨议局。1908年7月颁布《各省咨议局章程及议员选举章程》，命令各省在一年之内成立咨议局。同年颁布《钦定宪法大纲》，以确立君主立宪制政体，成立代议会。在立宪派成员的请愿下，清廷宣布把预备立宪缩短三年，预定在1913年召开国会。同年光绪帝与慈禧太后皆去世，溥仪继位，即宣统帝，其父载沣担任监国摄政王。1911年5月清廷组成由庆亲王奕劻领导的“责任内阁”，这是中国历史上首次君主立宪。不过，该内阁中的很多成员为皇族身份，故被称为“皇族内阁”，引发立宪派的不满和失望，很多转向于革命派合作 。

同年5月四川等地爆发保路运动，清廷急派新军入川镇压。10月，革命派于湖北发起武昌起义，南方各省随后纷纷宣布独立。清廷任命北洋新军统帅袁世凯为内阁总理大臣，成立内阁并统领清军。袁世凯一方面于阳夏战争压迫革命军，另一方面却暗中与革命党人谈判，形成南北议和。1912年1月1日，中华民国于南京宣布立国，孙中山在南京就任临时大总统。2月12日，袁世凯迫使宣统帝溥仪颁布退位诏书，将权力交给袁世凯政府，清朝灭亡，标志着中国两千多年来的君主制度正式结束。