二十年正月，慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后六旬万寿，赏戴三眼花翎，子经迈员外郎。五月，朝鲜以东学党乱来乞师，饬提督叶志超助之；日本亦以重兵至，我军屡战不利，日本乘胜内侵，连陷九连城、凤凰城、金州、岫岩、海城、盖平、营口、大连湾、旅顺口，复据威海卫刘公岛，夺我兵舰。八月，拔三眼花翎，褫黄马褂。十月，革职留任，摘去顶戴。
二十一年正月，赏还翎顶、黄马褂，开复革留处分，授为全权大臣，往日本议和。三月，于马关会订条款十二，割台湾以畀之，日本交还所侵地，乃成和。七月，留京入阁办事。十二月，命充致贺俄国加冕头等专使大臣，并往德、法、英、美诸国聘问。
二十二年正月，懿旨召见，准令扶掖。鸿章周历各国考察政治七阅月，回京。九月，命在总理各国事务衙门行走。十二月，充经筵讲官。
二十三年，充武英殿总裁。
二十四年正月，特恩免带领引见。五月，稽查钦奉上谕事件处。七月，奉旨毋庸在总理各国事务衙门行走。九月，命往山东查勘黄河工程。十月，赐西苑门内乘坐二人肩舆。
二十五年二月，鸿章偕河道总督任道镕、山东巡抚张汝梅疏云：山东黄河自咸丰间铜瓦厢改道以来，光绪八年后溃溢屡见，遂普筑两岸大堤，尺寸初不高宽。乃民间先就河涯筑有小埝，随湾就曲，紧偪黄流；又因河滩淤高，埝自加增，官民相率守埝，大堤日久失修。每遇汛涨，埝决、堤亦随决，此历年失事病根也。古今言治河者，惟让地于水，实为上策；其次，则惟有展宽河身。今两岸大堤相距有五、六里至八、九里不等，应即就此两堤加倍高厚，永为修守，似不失为中策。第两岸之中，先有弃堤守埝之处，小民安土重迁，不肯远去，非可旦夕议定，暂宜照旧守埝，徐图更张。至下口入海尾闾，尤关全局。现在水行丝网口入海去路，偏向东南，形势不顺，不能筑堤；既无以束水攻沙，故不免下壅上溃。今勘得铁门关故道，尚有八十余里可通海口，较丝网口、韩家垣两路为顺，工亦较省。然建拦河大坝一座，挑深引河三十余里，修筑两岸大堤八十余里，所需工费颇巨。惟是下口不治，全河皆病；今欲大加整顿，不得不从长计议，核实勘估。其余如添修费以固根本，设减坝以泄异涨，以及设堡夫办豁免设厅汛等事，虽有先后缓急之分，实为将来必不可少之举。大约此项巨工，五、六年可期办竣，略如从前南河规模。但需南河三、四年修费；则一切法制犁然毕具，而山东无蓄清敌黄之累，收效亦较为远大。乃上所筹十策及比国工程师卢法尔拟具治河新法，以备采择。又言迁民修堤之举，繁琐委曲，断难克期告成；而频年决溢，河底积淤，如再节次决口，不特一切工程种种棘手，两岸灾民何忍再罹昏垫。为今之计，惟有择要加修两岸堤埝，疏通海口尾闾；既为目前救急善策，亦即治标以待治本之要图。下其奏，命军机大臣等核议施行。十月，充商务大臣，前往南北洋各埠考核商务。十一月，署理两广总督。
二十六年正月，京察；鸿章自同治三年始，十三次京察，并蒙优叙。二月，以上三旬万寿，赏穿方龙补服。四月，补两广总督。六月，调补直隶总督兼北洋通商大臣。时值拳匪肇乱，八国联军攻夺大沽炮台，陷天津。七月，入京师，上奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后西幸，命偕庆亲王奕劻为全权大臣，便宜行事。迭奉电旨，以鸿章公忠素着，威望信服，此行为安危存亡所系，勉为其难。鸿章闻警，兼程进。先饬提督梅东益等搜剿直隶各属拳匪，与两江总督刘坤一、湖广总督张之洞、山东巡抚袁世凯奏请惩治首祸王大臣。各国公使持十二款要挟，鸿章处以镇静，力与辩论，卒定和约。大乱之后，公私荡然；奏办善后诸务，畿辅以安。
二十七年七月，和议成，联军退，鸿章力请回銮，奉俞旨。诏行新政，设政务处，充督办政务大臣，旋署总理外务部事务。九月，卒。谕曰：朕钦奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后懿旨：大学士一等肃毅伯、直隶总督李鸿章，器识渊深，才猷宏远；由翰林倡率淮军，戡平发、捻诸匪，厥功甚伟。朝廷特沛殊恩，晋封伯爵，翊赞纶扉。复命总督直隶兼充北洋大臣，匡济艰难，辑和中外，老成谋国，具有深衷。去年京师之变，特派该大学士为全权大臣，与各国使臣妥立和约，悉合机宜。方冀大局全定，荣膺懋赏；遽闻溘逝，震悼良深！李鸿章着先行加恩，照大学士例赐恤，赏给陀罗经被，派恭亲王溥伟带领侍卫十员，前往奠醊；予谥文忠，追赠太傅，晋封一等侯爵，入祀贤良祠，以示笃念荩臣至意。其余饰终之典，再行降旨。十月，谕曰：朕钦奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后懿旨：周馥奏督臣因病出缺，代递遗疏一折，大学士直隶总督李鸿章，以儒臣起家军旅，早膺疆寄，晋赞纶扉，辅佐中兴，削平大难；嗣在北洋三十余年，办理交涉悉协机宜。上年京师之变，事机万紧，该大学士忠诚坚忍，力任其难，宗社复安，朝野攸赖。本年七月间，因病迭经降旨慰问。该大学士仍力疾从公，未克休息，忠靖之忱，老而弥笃。方冀调理就痊，长资倚任；乃骤患咯血，遽致不起。当兹时局艰难，失此柱石重臣，曷胜怆恸！前已加恩赏恤，予谥文忠、追赠太傅、晋封一等侯爵、入祀贤良祠；着再赏银五千两治丧，由户部给发；原籍及立功省分，着建立专祠；并将生平战功、政绩，宣付国史馆立传；灵柩回籍时，沿途地方官妥为照料；任内一切处分，悉予开复；应得恤典，该衙门察例具奏。伊子刑部员外郎李经述，着赏给四品京堂，承袭一等侯爵，毋庸带领引见；工部员外郎李经迈，以四五品京堂用；记名道李经方，着俟服阕后以道员遇缺简放。伊孙户部员外郎李国杰，着以郎中即补；李国燕、李国煦，均着以员外郎分部行走；李国熊、李国焘均着赏给举人，准其一体会试：用示笃念荩臣有加无已之至意。又因时局渐定，回京有期，加恩议和王大臣及东南各督抚；追奖鸿章成绩，特再赐祭一坛，子经迈以三四品京堂候补。十一月，谕曰：朕钦奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后懿旨：奕劻等奏，据呈请为已故大学士功德在民、恳建专祠一折，已故大学士李鸿章服官中外四十余年，懋建殊勋，安定疆宇，前经迭降恩旨，优予饰终，已准于原籍及立功省分建立专祠，以彰劳勚；兹据奏请各节，京师建立专祠，汉大臣向无此旷典，惟该大学士功绩迈常，自宜逾格，以示优异。李鸿章着准于京师建立专祠，列入祀典，由地方官春秋致祭，以顺舆情，而隆报享。
二十八年四月，谕曰：朕钦奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚寿恭钦献崇熙皇太后懿旨：原任大学士李鸿章，忠勋久着，饰终之典，前已迭霈恩施；现在灵柩回籍有期，惓念前劳，倍增悼惜。着派醇亲王载澧先期前往致祭，伊子李经方加恩着以四品京堂候补，用示笃念荩臣有加无已之至意。寻赐祭葬。护理直隶总督周馥奏陈鸿章历年勋绩，略云：鸿章初起上海，时曾国藩谓：自古东南用兵，镇江为必争之地，上海孤军难立，戒令驻军镇江；诏旨亦屡以为言。鸿章则谓：上海饷源所出，己军又上海士夫所请，不可背弃，以孤众望。军固有遥为声援、置之死地而后生者。卒从上海逆入。及剿捻、防运至主客异议，终持不变，以有成功。曾国藩陈奏平捻之功推鸿章之定谋，以此。曾国藩平日最称鸿章有大才，然犹以未遇逆境为疑；及见其剿办西捻，迭奉严旨，而夷然顺受，果毅不挠，于是又叹其进德之猛。自中原罢兵，移督直隶，坐镇天津，办理内治外交，以一身系天下安危者垂三十年。二十六年之变，召入京师，行至上海，道路阻兵不能前进，北祸益急，联军大集，天下望鸿章如大旱望雨，朝廷亦有旋乾转坤之谕。逮鸿章既入敌军，通国隐然有恃，由是千磨百折，卒定和议。远方闻者，或未尽满意，而鸿章实已心力俱竭，遂至一疾不起。各国公使及其水陆兵官来唁者四十余人，同声致词，皆言数月前相与议约，鸿章所为皆他人不能为之事；足见外国具有公论。伏查鸿章与曾国藩谋国忠诚，决策英断，不摇浮议，不顾毁誉，略相伦等。其任事勇锐、赴机捷速，不为小廉曲让，则鸿章有独至孤诣；自壮至老，历常变、夷险，未尝一日言退，婴疾病不轻乞假。尝言曾国藩晚年求退，为无益之请；受国大任，死而后已，朝廷岂肯放归。马关定和而还，论者未已，所亲劝令乞归；答言于国实有不能恝置之谊，今事败求退，欲安归咎！人知鸿章之忠勤爱国，非浅见所能窥测；其英风壮釆，迈往不屑，同时辈流无足当意。而宅心仁恕，遇故旧，曲有恩纪。平吴所得贼粮、平捻所余军米，悉以散之居民。其事君小心，得一语之褎，矜宠见于词色；奉严旨，绝无怨尤：其天性也。后山东巡抚袁世凯、江苏巡抚恩寿、浙江巡抚任道镕相继疏陈鸿章勋绩，请于山东、江苏、浙江各建专祠；诏如所请。子经述，袭侯爵，候补四品京堂，以毁卒；别有传。子经方，现官候补四品京堂。经迈，现官候补三四品京堂。孙国杰，袭侯爵，现官委散秩大臣。
