张之洞在两广办洋务，除了经费的问题之外，人才也是非常关键的一个因素。张之洞要用人，在洋务规模不大的时候尚可通过招募获得一些懂洋务的人，但是，张之洞是要大办洋务的，如果只是四处招募的话，在数量和质量上都难以得到保障，所以，办学堂成为张之洞的最佳选择。
到张之洞想要办洋务时，中国的洋务运动已经进行了20年，而与洋务相关的学堂也早就建立了一大批。最早设立的与洋务相关的学堂主要是翻译类的学校。当时，随着西方的入侵，清政府与西方打交道的机会越来越多，由此也就需要越来越多的懂外语的人。出于这样的需要，早在19世纪60年代早期，清政府就设立了京师同文馆，组织人员学习外语，翻译西方书籍。后来，随着洋务运动的规模不断扩大，对技术人才的需求也就越来越大。虽然办洋务的大员们都或多或少地聘用洋人技师，但是，这些洋人技师在技术上参差不齐，其中还有不少人的目的就是为了骗钱，这使得洋务派的领导者意识到培养自己的人才是非常必要的。
可是，在当时的中国，想要培养自己的人才又谈何容易呢？中国人懂洋务的很少，既然自己不懂，又怎么能培养出懂洋务的人才？所以，当时培养洋务人才唯一的途径还是找洋人——把中国的孩子送到西方国家，利用西方国家的教育系统来培养中国的洋务人才。就这样，中国出现了一批批留洋的幼童，这些年幼的孩子肩负着振兴祖国的重任远赴异邦求学。
他们出国后，首先要做的是学习当地语言，因此，大多数学生住在当地居民家中，以便加快过语言关。他们一般是先进小学，再进中学，而后入大学，循序渐进。例如，詹天佑就是先进入西海文小学，再进入纽海文中学，而后考入耶鲁大学的雪费尔学院专攻铁路专业的。
随着中国人对洋务的了解越来越多，洋务派也开始在国内办洋务学堂，自己培养洋务人才。如左宗棠、沈葆桢在福州设立的福建船政学堂，这是中国第一所近代海军学校，培养出了中国的第一批近代海军军官和第一批工程技术人才，由船政毕业的学生成为中国近代海军和近代工业的骨干中坚。李鸿章则在上海开设机器学堂，培养机器制造人才。
洋务运动的一大重心是强军，所以，创办新式军事学堂也非常必要。1880年，李鸿章在天津建立的天津水师学堂，堪称中国最早的军事专科学校，北洋军系就脱胎于这所学校的毕业生。
到张之洞要在广东办新式学堂的时候，他已经有了许多可以借鉴的例子，所以，他创办的学堂要更有针对性，体系也更加完善。
针对广东临海且海军力量薄弱这一情况，张之洞创办了鱼雷学堂。对于当时的广东水师而言，鱼雷是必须的海战武器。世界上第一枚鱼雷出现在19世纪60年代，由英国人发明。鱼雷的威力仅次于舰炮，但是和舰炮不同的是，鱼雷对发射平台的要求很低，一般的小艇就可以携带发射器进行发射。而舰炮不同，它在发射时会产生非常大的后坐力，而且自身重量也很大，需要大吨位的舰艇才能承载，一艘小艇根本就不可能装备大口径舰炮。当时的广东水师没有大吨位舰艇的制造能力，因而便选择了发展鱼雷。
张之洞先是在黄埔设水鱼雷局，他向德国购买水雷、鱼雷艇。后来他又在水鱼雷局设立了专门的鱼雷学堂，并且聘用德国人作为学堂的教员，负责指导学生学习鱼雷艇的驾驶和鱼雷的使用。经过数年的努力，培养了一批能够使用鱼雷的人员。
中国疆域辽阔，古代传递信息的主要方式是通过专门的人员乘骑马匹传递，效率很低。尤其是在清朝后期，国家多事，边关一旦告急，往往因为信息传递速度慢而延误战机。这一点张之洞担任封疆大吏之后深有体会：他需要不断给朝廷汇报他在地方的工作情况，而朝廷也得不断给他下达旨意，如果用马匹传递，中间耽误的时间非常多。当然，这种低效率的通信方式不仅仅是中国独有，整个世界都是这般。直至19世纪30年代，电报的发明才彻底改变了人类的通信方式。电报在19世纪70年代初由外国人引进中国，可是，清朝统治者并没有意识到电报的重要作用，他们拒绝在中国发展电报。直到19世纪70年代末，出于军事目的，清政府才开始尝试在中国建立电报线路。由此，中国的电报事业得以迅速发展。当张之洞意识到电报的重要性之后，他立即着手发展电报事业。
张之洞任两广总督期间，广东的电报事业发展很快。在张之洞的支持下，广东重点地区陆续铺设了电报线路，同时，广东省内的电报线路也和其他省份的电报线路相连接，组成了一个大规模的电报网络，张之洞在广州通过电报给朝廷汇报工作，可以说是转瞬即达，极为便利。而且，张之洞还将电报线路铺设到了中越边境的战略要地，一旦法军在越南有所行动，他就能在第一时间得知。
尝到电报带来的甜头之后，张之洞还想更进一步，他要培养自己的电报人才。当时的中国电报事业很落后，也缺乏相应人员，所以中国的电报铺设一般都是依靠外国来完成的。张之洞不愿意受制于人，于是他向朝廷提出了办电报学堂的请求。对于张之洞这一提议，朝廷方面也表示支持，希望张之洞能够培养一批懂电报的人才为国家服务。张之洞的电报学堂教授英文、法文、电学、算学、测量等，除了这些新式学科之外，张之洞还要求学堂教授四书五经，单从这一点，就能看出他是时刻不忘维护儒家的正统地位的。
张之洞办的鱼雷学堂、电报学堂规模都不算大，真正算得上是“大手笔”的是他创办的广东水陆师学堂。1887年8月，经朝廷批准，张之洞在广州城南40里处开设广东水陆师学堂。这个学堂效仿北洋水师学堂和福州船政学堂的章程，聘请外国教员，传授各门课程。
北洋水师学堂和福州船政学堂都是洋务派创办的、取得一定成就的新式学堂。北洋水师学堂的毕业生很多成为北洋海军的骨干，不少人在甲午海战中为国捐躯，有的成为后世名人，如现代女作家冰心之父谢葆璋、民国总统黎元洪。人们熟知的著名爱国教育家、南开大学创始人张伯苓先生，当年也就读于北洋水师学堂。在校期间，张伯苓如饥似渴地学习近代科学知识，是该学堂驾驶科最好的学生，因受近代启蒙思想家、教育家，时任学堂总办严复影响，后来走上救亡图存、开办教育之路。福州船政学堂主要专业为驾驶专业，也为当时的中国培养了一批优秀的轮船驾驶人员。张之洞参考这两所学堂的成功经验办新式学堂，也取得了不小的成就。
广东水陆师学堂本质上就是一所培养新式陆军和海军人才的军事学校。张之洞在为学堂挑选外国教员时是很有讲究的。当时英国海军实力最强，所以他就找英国海军人员来当水师学堂的教员；而陆军最强大的则是德国，因而他就找德国军人来当陆师学堂的教员。水师学习英语，分管轮、驾驶两项。管轮堂要学习机器运行的原理以及制造、操作的方法等。驾驶堂要学天文、航道、驾驶、海战战术等。陆师方面则要学习德语，同时要进行必要的体能训练，学习枪械的使用，掌握战壕营垒的修建。
对于学员毕业后的去向，张之洞也有细致的安排。水师学员毕业后，先进入训练舰实习，掌握具体的军舰操作技巧。实习一年以后，如果是优秀学员，还有机会到国外进修。陆师学员毕业后则直接挑选优秀者去国外进修。这些学员在学习期间并非仅学习文化知识，他们还需要到海军、陆军进行三个月的实习。如果遇到战事，他们甚至还要作为观察员到战场实地观摩。张之洞希望通过用这种严格的训练来培养一批军事骨干。
随着时间的推移，张之洞创办的水陆师学堂规模也越来越大，到1889年时，已经有数百名学员。为了培养学员，张之洞还调用了广东水师为数不多的大型军舰，以方便学员的学习。
张之洞的水陆师学堂在培养军事人才的同时，还尝试培养非军事类的专业学员，为其他洋务事业提供人才。为此，张之洞在水陆师学堂增设了矿学、化学、电学、植物学、公法学等学科，计划各学科招收30名学员，共计150人，并请洋人做教员。
由于水陆师学堂的学员的文化基础参差不齐，张之洞将这些学员分成内学生、外学生和营学生三类。内学生曾经学习过这些新式知识，有一定的外语、数学基础；外学生主要是从社会招收，只具备一些入门知识；营学生主要是来自军队的基层军官，重点学习近代军事知识。
张之洞的水陆师学堂不仅仅要求学员学习这些西学，还要求学员每天早上诵读四书五经。为了能够确保学堂的学员坚守儒家的价值观，张之洞甚至要求学员必须先学好四书五经，然后才能去学西学。这一做法再次体现了张之洞“中学为体，西学为用”的洋务思想。张之洞维护儒家价值观的决心不容置疑，他也为此煞费苦心。可是，张之洞的这种做法很难收到成效，因为他没有理清“体”和“用”的关系：“用”源于“体”，“体”则反作用于“用”。
西方现代科学技术源自于西方社会的价值观，全社会对科学和技术的尊重使得科学和技术得以迅速发展。文艺复兴之前的欧洲一度被宗教势力掌控，他们反对科学，布鲁诺因为支持“日心说”反对神学而被教廷活活烧死，那个时期的欧洲根本容不下科学。当文艺复兴以后，教会势力开始被削弱，科学和技术逐渐受到社会的尊重，这才有了西方现代科学技术的大发展。再看中国，中国传统的价值观并不重视对科学技术的研究，专注于科学技术的人往往被视为“玩物丧志”，只有科举考试才被视为正途。张之洞他们这些洋务派试图在中国传统价值观上嫁接西方科学技术，通过学习西方的科学技术来维护中国的传统价值观，这就好比把水生植物种植在陆地上，或者把陆生植物种植在水里，完全无视其发展所需要的客观环境。洋务派不顾中国的传统价值观对科学技术的限制，企图在不改造旧价值观的情况下，单纯发展科学技术，其结果必然是失败。与洋务运动理不清“体”和“用”的关系相比，日本的“明治维新”则成功得多，他们在学习西方科学技术的同时，也注意改造本国不利于科学技术发展的固有价值观，甚至引进了很多西方价值观，为科学技术在日本的发展奠定了基础。
对于“体”和“用”的关系，张之洞不仅在广东时没有认清，即便到了人生末期，他也依旧没有醒悟，终其一生他都在坚持“中学为体，西学为用”。张之洞的这种思想虽然难以挽救陷入危机的中国，但是他为挽救国家所作出的努力仍然值得后世称赞。
