1866年10月6日，清政府批準總署奏請，命三口通商大臣崇厚籌設(shè)天津機器局。
曾國藩、李鴻章、左宗堂等洋務(wù)派從19世紀60年代積極舉辦軍事工業(yè)，雖然在鎮(zhèn)壓太平天國等農(nóng)民起義中起了作用，但客觀上削弱了中央權(quán)力。特別是這些人都是漢族官僚。所以奕劻奏請在直隸設(shè)局制造。次年5月開局，初名“天津軍火機器局”，1870年正式稱為天津機器局。聘丹麥駐天津領(lǐng)事英國人密妥士為總管，全以英人為技師，工2000左右。規(guī)模僅次于江南制造局。開辦經(jīng)費共20余萬兩。常年經(jīng)費由天津、煙臺兩海關(guān)撥用四成洋稅，每年約30余萬兩。80年代后還有增加。但由于管理腐敗，生產(chǎn)的火藥成本，比采買之價還高。1870年，李鴻章調(diào)任直隸總督后，該局改由李鴻章接辦。李鴻章從南方調(diào)來大批職工，將局里的“北方旗人、漢人都解雇了”。機器局完全被李所控制，打破了奕劻等加強中央辦軍事工業(yè)的意圖。該局分東西兩局，東局設(shè)在城東賈家沽，以制造火藥、槍炮、子彈和水雷為主；西局設(shè)在城高海光寺，以制造軍需器具、物資和開花子彈為主。經(jīng)李鴻章擴充后，還制造挖泥船、皇家游艇等。東局還附設(shè)水師、電報學堂。1893年又建成一個煉鋼廠。1895年改稱“北洋機器制造局”。 它為李鴻章鞏固北洋勢力起了極其重要的作用。1900年遭八國聯(lián)軍嚴重破壞。