张之洞在山西的种种改革虽然在一定程度上解决了某些问题，但是，却很难达到他所期望的最终目的：富强山西。张之洞自己也在不断思考，怎么样才能让山西富强呢？仅仅靠种庄稼是不可能的，山西是中国历史上最早开发的地区之一，山西的农业已经发展了几千年，结果还是一贫如洗，这几千的历史，足以证明农业救不了山西。难道山西就要一直这么贫穷下去吗？张之洞当然不相信。在苦苦思索却得不到答案的时候，张之洞索性跳出山西，他把眼光放到了全国，重点关注着东南方——那里有一批人正在大办洋务。张之洞心里清楚，办洋务的那批人花了朝廷不少银子，他为此还弹劾过他们，但是，他也看到了这些银子所带来的成果：洋枪洋炮。尤其是有了在山西的经历之后，张之洞对花银子这件事有了更深刻的认识：这些银子与其让那些贪官污吏拿去挥霍，倒不如办洋务换成洋枪洋炮。洋枪洋炮不仅能让自己强大，还能卖给别人赚银子，这未尝不是一条出路。
可是，办洋务需要人才，不是读四书五经就能办得出来的。山西地处内陆，不要说普通百姓，就是当地官员，也没人懂得洋务。要在山西办洋务，这可能吗？事情就是这么凑巧，就在张之洞开始关注洋务的时候，一份与洋务相关的文件出现了。
那天，张之洞在省府的文档库里查阅资料，以便全面了解山西。就在他翻阅资料的时候，一份写着“洋务”字样的文件进入他的视线。这份资料的出现，让他感到又惊又喜，惊的是省府文档库里竟然有关于洋务的资料，喜的是山西很有可能有能够参与办洋务的人才。此时张之洞也顾不得其他，急忙取了这份关于洋务的文件细细阅读。这份文件里提出了许多关于在山西发展洋务的计划，例如开矿、筑路、办学校等，试图将西方国家的成功经验搬到山西。张之洞看着这些内容，心里面开始不那么平静了，他边看边想：如果山西真的建起了这份文件里说的那些东西，山西的富强还是问题吗？然而，当张之洞看到最后的署名时，他的心一下子紧绷起来了：李提摩太。署名虽然是“李”开头，但是这个名字怎么看也不可能是个中国人的名字。这份文件是个洋人提交的！
洋人？张之洞虽然没有和洋人直接打过交道，但是这并不影响他对洋人的厌恶。1860年，也就是张之洞23岁那年，英法联军打进北京城，火烧圆明园。这件事给了张之洞极大的触动，也加重了他对洋人的厌恶。随着洋人在中国的活动范围越来越大，在洋枪洋炮的支持下，他们也越来越嚣张。更可恨的是，洋人不仅抢夺中国人的财富，还有一批被称为“传教士”的洋人试图让中国人不尊孔子尊上帝，这一点让张之洞更加无法容忍：中国人怎么能不尊孔子呢？而且很多传教士倚仗特权，无视官府权威、目无中国法纪，到处建教堂，强行传教，收中国人做教民。因为他们太过强横，所以他们和中国百姓时常发生冲突，不论事大事小，往往都是中国人不占理，官府一般都不敢惹这些洋人，即便有流血事件，不论是哪方死伤，其结果都是中国方面要赔款甚至偿命。
山西虽然地处内陆，但是依然难逃传教士的魔爪，许多传教士打着救苦救难的旗号在山西传教。张之洞到山西后，就接到过几起跟洋人传教士相关的案子，这些案子以前并非没有，只是以前官员都不敢惹洋人，与洋人有关的案子都是以“大事化小，小事化了”的态度来解决。张之洞则不然，他非常讨厌洋人，还在京城做清流党的时候，他就提出了不少对付洋人的策略，现如今成为封疆大吏，在他的地盘上有洋人犯案，张之洞自然不会无视。为此，他刚担任山西巡抚半年多，就成立了“教案局”，专门用来处理和洋人相关的案子。
此时，张之洞坐在省府的档案库里，看看手上那份关于在山西发展洋务的方案，再想想那些洋人可憎的一面，他犹豫了：这个叫李提摩太的洋人在山西弄出这么一个发展洋务的方案，他到底是什么居心？张之洞虽然已经是封疆大吏，但是这并不等于他无所不知、无所不能，眼前的这个发展洋务方案就让他摸不着头脑。为了彻底弄清这个洋人的意图，张之洞找来了省府档案库的官员，向他们打听关于这份文件和这个洋人。
经询问得知，这个叫李提摩太的洋人就是一个传教士，他是英国人，来中国传教已经有十几年的时间了，在山西也待了好几年了。这份关于洋务的文件是李提摩太在前些年写给当时的山西巡抚曾国荃的。曾国荃是曾国藩的弟弟，和曾国藩一起参与镇压太平天国，并立下功劳，1875年后历任陕西、山西巡抚。曾国荃在任山西巡抚期间，李提摩太误以为曾国荃和曾国藩一样对洋务感兴趣，就给曾国荃写了这个发展洋务的方案，结果呢，曾国荃不仅对洋务没兴趣，而且对洋人也没好感，李提摩太被冷落到了一边。不过，这个洋人的脸皮还真是厚实，尽管巡抚不待见他，他还是继续待在山西。
张之洞又打听这个洋人的人品如何，得到的回答却让他意外：这个洋人不错。这个洋人怎么会不错呢？原来，李提摩太是在前几年山西遭遇特大旱灾的时候来到山西的，他到山西后积极参与救灾，给当地的百姓办了一些好事。这还不止，更让张之洞意外的是，这个洋人居然在山西劝人们不要种植罂粟、吸食鸦片，而且他和那些贩卖鸦片的洋人几乎就是势不两立。洋人里也有好人？想到这里，张之洞摇着头笑了笑：哪里没有好人和坏人呢？洋人若真的都是禽兽一般，他们早就自相残杀了，又怎么能有机会打败中国呢？想明白了这个道理，张之洞感到自己之前对洋人的偏见确实有些可笑。这时，张之洞在心里盘算：这个洋人的方案是否可行暂且不论，至少可以见一见这个不是坏人的洋人。于是，他就派下属去找这个李提摩太。直到此时，张之洞才算是第一次真真正正地和洋人打交道了。
很快，李提摩太见到了张之洞。初次见面时，张之洞在心里琢磨：自己不懂洋话，眼下又找不到翻译，怎么跟这个洋人交流呢？谁知洋人见到张之洞后一开口居然是标准的官话：“拜见巡抚大人。”听这口音，比许多山西当地人说的官话还要标准。另外，这个洋人的装束也让张之洞很意外，他没有穿传教士的袍子，也没有带十字架，更没有穿洋装，而是穿了一身中国绅士的服装：一身长袍子，一顶小帽子，脑袋后居然还挂着一根辫子！这些让张之洞对这个洋人的好感又增加了几分。很快，他们的会谈就进入了正题，李提摩太也做了详细的自我介绍，他不仅会说流利的官话，还能写汉字，甚至还能听懂山西的方言。这个洋人居然能听懂山西方言，这一点连张之洞也自叹不如。
这次见李提摩太，张之洞最想弄明白的是这个洋人来中国到底是为了什么。李提摩太则不断向张之洞解释他传教的目的，就是要把上帝的旨意传遍世界。李提摩太告诉张之洞，他们的上帝告诉世人要谦卑慈爱，而中国的孔子也教导人们要仁爱守礼，这些东西在表述上虽然不同，但是，本质上都是劝人向善的，都是要求人们要做一个好人。李提摩太进一步解释道，看到山西贫穷落后，他的内心很是难过，所以他就结合英国富强的经验，提出了在山西发展洋务的方案，希望山西乃至中国能够借鉴他们的经验实现富强。李提摩太又告诉张之洞，西方国家侵略中国，这都是那些政客和商人策划的，很多教会人士并不赞同，教会只是希望更多的人信仰上帝，如果教会能够帮助中国人实现富强，那么必然会有很多中国人感谢上帝，进而就会信仰上帝。最后，李提摩太又反问张之洞：“中国人可以信仰佛祖、玉帝，为什么就不能信仰上帝呢？”这一问，张之洞也答不上来，只好告诉李提摩太，百姓要信仰什么，不是他这个巡抚就能决定的，中国历史上有4个皇帝灭过佛，可是如今信佛的还是大有人在，连皇帝都不能阻止百姓的信仰，他这个巡抚更是无能为力。此时张之洞也在心里盘算：洋教进入中国已经有些年头了，可是依旧难以成势，至于佛教和道教，时间更长，也仍然抵不过儒家，儒家的地位不是他们这些宗教可以撼动的。洋人传教时只要不违法乱纪，又有何妨呢？他们有心帮助中国办洋务图富强，中国何乐而不为呢？就这样，两人越谈越投机，不觉间已经过去了半天时间。后来，有下属来汇报公务，张之洞才结束了谈话，并商定改日再谈。
第二次再见面时，张之洞和李提摩太的谈话重点就放在了如何富国上。李提摩太告诉张之洞，他们英国能够成为世界头号强国，依靠的是科学技术，也就是中国人说的洋务。那么科学技术的本质是什么呢？说来也简单，那就是对自然规律的巧妙运用。就说蒸汽机吧，这种机器力大无穷，把蒸汽机装在火车上，就可以拉动几十万斤甚至上百万斤的重物，如果是人或者马来拉，根本就是不可能完成的任务。如果把蒸汽机装到船上，船航行就不需要风帆了。蒸汽机的动力是哪里来的？其实是每个人都见过的、最普通的一种现象：水的沸腾。水烧开了会产生水蒸气，一壶水的水蒸气最多能把壶盖顶开，但是，如果换成一个巨大的水壶呢？那就能产生更大的力量。蒸汽机就是巧妙地利用了这个力量来运转的。
李提摩太还告诉张之洞，在英国，有很多人是专门研究这些机器的，他们不断提出新的想法改进这些机器，以便使机器更精巧、更充分地利用自然规律。他们英国人很尊重那些搞研究的人，就连国王也不会轻视他们。紧接着李提摩太话锋一转，说到了中国，他告诉张之洞，中国的聪明人不比他们英国少，只是中国人都喜欢读四书五经，而不愿意去研究如何制造机器，如果中国人专心研究机器，估计很快就能赶超他们英国。听到这里，张之洞心里有些不快：他自己就是读四书五经出来的，他读书是为了报国，如今怎么反而像是读四书五经误国呢？心里虽然不愿承认四书五经误国，可是，大清被洋人欺辱的现实却不容争辩，或许，中国是到了要另谋出路的时候了。
张之洞心里的变化李提摩太是察觉不到的，他继续向张之洞普及西方的科学知识，包括西方的天文地理、声光电化、医药卫生等，可谓是知无不言，言无不尽。此外，他还给张之洞做了不少小实验，比如磁石吸铁、氧气助燃等，通过这些实验，张之洞亲身感受到了科技的神奇。李提摩太还给张之洞介绍西方先进的钢铁工艺，并一再向张之洞强调钢铁对于现代国家的重要性。他告诉张之洞，钢铁是现代国家的基础工业，英国的钢铁除了生产农具外，更多的是用来制造机器、修筑铁路、制造轮船、制造枪炮，有了这些东西，英国才真正强大起来。
李提摩太给张之洞讲解的新知识为张之洞打开了一扇通向新世界的窗户，张之洞也正是在这个时候开始对洋务有了新的认识，后来他大办洋务，与这一时期受到的影响关系巨大。张之洞听完李提摩太的讲解后，感觉自己受了很大的启发，他觉得仅仅自己知道这些还远远不够，应该让更多的人能够学习和了解洋务。于是他就让李提摩太在太原城组织演讲，宣扬洋务。一时间，地处内陆的太原城竟然掀起了一股洋务热。
