1889年调任湖广总督后，便主持兴建湖北汉阳铁厂和大冶铁矿等重型企业。汉阳铁厂于1894年建成投产，开炉炼钢。炼铁厂共有铸铁厂、打铁厂、机器厂、造钢轨厂和炼熟铁厂等6个大厂，4个小厂，两座钢炉，工人3千人，外国技师40人，这是我国第一个近代大型钢铁工厂。炼铁需要铁砂和煤等原料和燃料，于是张之洞又派德国技师在大冶附近勘察，发现此处铁矿蕴藏丰富，从而又兴建了中国第一个用近代技术开采露天铁矿——大冶铁矿。张之洞先后下令开发大冶三石煤矿、道士茯洑煤矿、江夏马鞍山煤矿和江西萍乡煤矿（安源煤矿，太祖发迹的圣地）。这样，就以炼铁厂为中心，兼采铁、和采煤和炼钢为一体，创建了我国近代第一个、也是远东第一座的钢铁联合企业。它的建成，标志着中国近代钢铁工业的兴起，为我国重工业开了先河。除此之外，张之洞还创建了我国首家系统完备的军工厂——汉阳兵工厂，“汉阳造”从此闻名天下（曾记否，汉阳步枪在八年抗日战争都在用），在中国近代军事建设以及国防中起到重要作用。
　　 芦汉铁路建成之日，也是张之洞督办粤汉、川汉铁路之始。
　　 在其督鄂期间，湖北武汉在商业、工业、教育、金融、交通等方面确实取得了长足发展，成为武汉城市早期现代化的一个重要界标。另外，“湖北新政”之所以成功，制度创新是关键。据统计，张之洞督鄂期间，设置各类新机构36个，其中25％是按清廷的指示而设，75％是按张之洞设。明确标示出张之洞的自主性和创新性。新机构的设置，既是张之洞锐意创新的标志，也是张之洞推行“新政”的重要手段。
　　 因“湖北新政”所孵化的社会生产力、民族资产阶级、新式知识分子、倾向革命的士兵，最终成了封建王朝的掘墓人。
　　 办新军办新式学堂，大力引进人才，特别是留学生，对于留学生，张之洞一直优礼有加。张之洞热心向日本学习，经他派往日本留学的学生达数百人。当时风气虽开，而出洋仍遭到很大阻力。张之洞极力倡导，将自己的数位子孙都送往日本留学。学生出洋，之洞必送行，回国必设宴接风。总督衙门有一挑水人听人说今天总督接风的是留学生某某，挑水人说：“这学生就是我的儿子啊！”
　　 张之洞对学生宠爱异常，凡是学生与官吏发生争执或纠纷，张之洞往往偏袒学生一方。注意，那时候的留学生可不是1/4回国，3/4滞留。可以想象武汉当时的风气！对了张之洞还是六君子之一——杨锐的老师。
　　 张之洞创办新军（曾记否，双十节，武昌起义！楚望台！）回任湖广前夕，曾奏准将已经练成的江南自强军护军前营五百人调往湖北，“教习洋操，以开风气”。