然而，到了1859年，由于父母身体状况不佳，沈葆桢请求暂时离任回家探亲。这次返乡不仅是对家人的思念之情得以缓解，也为长期处于高压状态下的他提供了宝贵的休息时间。两年后的1861年，随着曾国藩的赏识和支持，沈葆桢重新回到官场，先是被任命为吉赣南道道台，但他以父母年老需要照顾为由婉拒，转而在家乡负责地方团练事务。不久之后，曾国藩邀请他前往安庆大营担任要职，并很快推荐其出任江西巡抚，利用湘军力量继续对抗太平军。
1864年，随着太平天国首都天京（南京）的陷落，沈葆桢参与了追捕太平天国幼天王洪天贵福及其重要成员如洪仁玕等人的行动，最终将其捕获并处决，彻底平定了这场长达十余年的内乱。次年，即1865年，沈母去世，按照传统礼制，沈葆桢需辞官回家守孝三年
四、为政东南
同治五年（1866年）春，左宗棠升任闽浙总督，行辕设在福州。同年八月，清廷批准了左宗棠关于设立轮船制造局的奏折，决定在马尾江的三岐山下建设船政局，即后来着名的福州船政局。这一决策标志着中国近代造船工业的开端。然而，就在计划即将实施之际，左宗棠因陕西回民起义被调往陕甘担任总督。临行前，他力荐正在丁忧在家的江西巡抚沈葆桢接手船政事务，并亲自前往宫巷拜访沈葆桢，希望他能出山主持大局。尽管左宗棠两次探望，但沈葆桢均以“重孝在身”为由婉拒。
到了同治六年（1867年），朝廷最终还是决定任命沈葆桢接替左宗棠，出任福建船政大臣，全权负责福州船政局的建设和运营。此时正值洋务运动兴起时期，左宗棠在福州创办的造船厂尚未开工便离开了，因此沈葆桢上任后立即着手推进各项工作。他首先建立了船坞和机器厂，并附设艺童学堂，培养未来的造船技术人才。在他的领导下，福州船政局迅速发展起来，先后建造了20艘船舰，分布于各重要海港，显着增强了中国的海上防御能力。同治七年（1868年）正月，沈葆桢又创办了艺圃，学制为五年，专门培养监工和技术管理人才，进一步完善了人才培养体系。
沈葆桢在船政方面的卓越表现赢得了朝野上下的一致认可。然而，更大的挑战还在后面。同治十三年（1874年），日本借口琉球船民漂流到台湾被高山族人民误杀，发动了侵台战争。面对这一危机，清廷决定派遣沈葆桢为钦差大臣，赴台办理海防事务，并兼任处理各国通商事务的大臣。沈葆桢抵达台湾后，迅速采取了一系列措施来加强当地的防御力量，同时积极与日本方面进行谈判，最终成功促使日军撤退。
更为重要的是，在处理台湾事务的过程中，沈葆桢展现出了远见卓识，提出了多项促进地方发展的政策。其中包括解除内地渡台禁令，允许更多民众迁徙至台湾定居；在台北设立府衙，加强对台湾地区的行政管理；修建道路，改善交通条件；鼓励开采煤矿等自然资源，推动当地经济的发展。这些举措不仅有效提升了台湾的社会经济发展水平，也为台湾的近代化奠定了坚实的基础。
五、抵御外侮
19世纪六七十年代，随着外国资本主义列强的扩张，中国边疆地区面临着前所未有的危机。特别是台湾地区，先后遭受了美国、日本和法国的入侵威胁，成为当时边疆危机的一个重要组成部分。其中，日本的侵略行为尤为突出。经过明治维新后的日本迅速走上了军国主义的道路，对外表现出极强的侵略性，并将目光投向了邻近的中国，尤其是对台湾怀有觊觎之心。
同治十年（1871年）十二月，两艘琉球贡船因风暴漂至台湾，船上54人被当地居民杀害，另有12人幸存并获救。这一事件为日本提供了出兵台湾的借口。当时，日本国内矛盾尖锐，“征韩论”引发的政治危机促使政府寻求外部战争来转移内部压力。同治十三年（1874年）四月四日，日本正式设立了侵台机构——台湾都督府，并组成征台军。五月十日，日军中将西乡从道率领3600多人在台湾琅峤登陆，目标直指牡丹社和高士佛两社。经过一系列战斗，日军占领了石门、牡丹社等地，并建立了军事基地，准备长期占据台湾。
清政府起初对日本的侵台行动并不知情，直到四月十九日通过英国驻华公使威妥玛才得知此事。五月十一日，清政府向日本发出照会进行诘责，并于十四日任命福建船政大臣沈葆桢为钦差大臣，赋予他处理日本侵台事件的军事外交大权，率军前往台湾。
沈葆桢抵达台湾后，一方面积极与日本交涉，要求其撤军；另一方面迅速加强全岛防务。他在台南府城和澎湖增建炮台，安放西洋巨炮；在安平和厦门之间铺设海底电线，以加强通信联络；增调淮军精锐部队入台布防；同时大力开通部落地区的道路，并派遣官员招抚各处“番社”。这些措施极大地提升了台湾的防御能力，形成了有力的抵抗态势，迫使日军不得不考虑外交解决途径。
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