招令徙学。明经邑名宿，得其指授，学锐进。族人秋槎太史尤伟异之，谓异日名位必出己上。未冠，入邑庠，补廪膳生。咸丰辛酉，举于乡；时年二十有四也。同治乙丑，汀守朱以鉴聘襄戎幕；叙克城功，保五品衔知县。戊辰，成进士，改庶吉士；散馆，授职编修。当是时，东南巨乱初平，举国讴颂中兴；而泰西诸国已环列虎视，通商、传教，辄起衅端。士夫迷习帖括，其高者则标汉学、宋学之帜；或治诗、古文词，鉴别金石、书画以相矜夸。其目为清流者，亦徒张客气，懵于外情；闻「洋务」二字，则掩耳却走，或诋为汉奸。公虽夙治桐城古文之学，推曾文正公为有清古文第一；而知世变已亟，非拘常习故者所可拯救。未释褐，公交车往来津、沪，所至与中外士商游；间询访英、美牧师，得其国情及政术大概。已入词馆，尤究心当世之务，与其弟子昆部郎互相切磋。尝谒直督李文忠公；一见大异之，退语人曰：『不图翰林馆中亦有通晓洋务者也』！
光绪乙亥，德宗御极，文忠公与枢臣沈文定公交疏以使才荐。丙子，晋侍讲，加二品顶戴，充出使日本大臣；以张君斯桂为其副。寻命张归国，而以公留驻；中国使臣之驻日本者，实自公始。公已至日本，日人优礼倍至，加于泰西诸使。其朝野名士，咸以诗文相质正唱和；或就乞书，得其一屏、一箑以为珍玩。公亦与交驩无间。居东凡四年，日人翕然推之。任满归，公私祖别之盛，一时所未有也。公虽笃邦交，而尤争国权。始至，即议设领事，自听商民诉讼；日人靳不肯予，公据约与争，卒设三口领事官，与泰西各国及日人之在我国者均权。琉球事起，公援公法、据条约与争不得，则请撤使、罢市以持之；执政者噤不敢语。日人知力争仅公一人，意故延宕；然终屈于抗议，议割琉球之南部宫古、八里诸岛隶中国。公请以还球立后存其祀，而球王畏日迫，不敢受；复请先声明内属，一面访球王亲属，畀以治权、待如土司，政府迄迁延不决。及公归国，而琉球遂夷为日本之冲绳县；即南岛亦未得归中国也。吾国与泰西诸国立约，当事者昧于利害，许以「一体均沾」之优待；及中、日订约，始删此语。日人不慊之，遣专使北京，要政府加入，并许其内地通商。公以「均沾」之约由威迫势劫而来，在亚细亚成一合纵连横之局，隐为厉阶；日人牟利之术无微不入，若许其内地经营，小民锥刀将尽被夺。日使之请，乃不行。朝鲜介居中、俄、日三国间，关系亚东大局，甚于欧洲之土耳其。公稔知其君臣闇弱，无振奋之能；乃陈三策于政府：『乘朝鲜有事，举而郡县之，改良其政治、整饬其武备；是为上策。设驻扎办事大臣主持其内政外交之重大者，以防觊觎；是为中策。听朝鲜自与外国通商，但于约端声明「奉大清国命」云云，备有事时干预之地步；是为下策』。上策，非非常之人不能行；中策则杜后患，待藩属之道适得其平，固吾国当时所能为；乃并下策而不能行，滋可惜也！其时俄已据图们江，图南下；英藉日介绍求通朝鲜，俄密止之。美亦遣兵舰要互市，朝鲜尚狃闭关故习，拒不纳。公复请朝廷遴派专使赴朝鲜，主持通商；谓『欲杀俄、日两国侵占之权，不如取而与各国均之』。所陈凡五利，柄国者迄不能用；朝鲜卒由各国迫立约，我遂失藩属之权。其后东学党起，我国派兵平其乱，与日人天津缔约，许「朝鲜有事，两国同办理」；朝鲜遂与日本共之，卒基甲午之祸。凡公所规画，皆犀烛玉剖；人始惊疑，后则大信。而尤得管子「善因之」之术；论球事时，廷臣疆吏咸虑起衅，公则力陈谓：『日人蓄志求逞，不如因此乘其国力未完，先发制之以绝后患』。山西大饥，公上书李文忠公，请因而移饥民实东三省以垦边地，固国防；言虽不用，论者莫不叹公之先识远虑也。
公以争球案忤沈文定意，故在日四年，不迁一官。及归国，缮呈日相祖别时席间往复语万余言，始稍信公应对之能，非大言无实者；一岁中，四迁至詹事。未几，执政者为高阳李文正公，与沈公有嫌；沈所援引者悉不用，独器公，得未废弃。法、越事起，公上封事六条。时中、法议已裂，法人图据马江船厂，闽防棘；李公奏请以公督福建船政。马江船厂创于沈文肃，所用者多其乡里，积久弊生；公至，汰冗滥、稽工材、审支销，岁节浮费十余万，闽侯士夫咸怨之。甲申五月，法舰潜入马江，朝命内阁学士张佩纶会办福建海防。张气锐甚，自请督师驻马江，调集南北洋七舰防守；公亦于厂侧校练门扼来船要冲，设暗台，令船政委弁洗献林、铁厂匠首李莲司之。吾国海军逊法远甚，朝命又不许先开炮，七月三日法舰不约而战，我国海军尽歼。法帅孤拔先驱，绕罗星塔上，将登岸，据般厂；校练门暗台击之，中其舱，船欹少退；复进，再击之，中其将台，法帅殪焉，法舰乃退泊五虎门外。奏上，——法人耻失帅，匿不发丧；执政又忌张，或因此免罪大用，寝其事。而闽人疾于受兵失职者，复簧鼓之；公遂被严谴，与张同戍军台。
在戍，成「管子析疑』三十六卷。戊子秋，赐环归；粤督李公瀚章延主韩山讲席，所识拔多知名士。先是，在戍以积瘁苦寒，得脚气病。辛卯八月，复发，卒于韩