容闳从天京（今南京）返回上海后，决定把自己一直惦记的改革计划放置在一边，继续经商。在商界他干得很红火，并结识了不少商界的朋友和社会名流。1863年初，容闳突然接到了自己过去的老朋友张斯桂的来信，打开一看才知道张斯桂已在两江总督曾国藩的衙门里当幕僚，是曾国藩让他写信给容闳的，希望容闳能到安庆来做事。
曾国藩是清政府的一个重要官吏，曾是率领湘军镇压太平军的刽子手。但是他又很重视向西方学习。他看到西方国家制造的枪炮，也打算在中国开设机器厂，引进外国的设备为清政府制造枪炮，镇压太平军起义。曾国藩为了达到此目的，收罗了不少知识分子作为自己的谋士。其中除了张斯桂外，还有李善兰、华蘅芳、徐寿等都是容闳的老朋友。他们在曾国藩面前极力推荐容闳，并且向曾国藩讲了容闳留美学习的经历和回国后的情况。曾国藩听了以后才要张斯桂写信邀请容闳来安庆一谈。
容闳看完了信后心里十分矛盾。一方面他想到自己借此机会可以结识曾国藩这样一个大官僚，如果能投奔他就有可能实现自己多年来的改革计划，也可以见到自己过去的老朋友。另一方面他也想到自己曾去过太平天国的都城天京（今南京），与太平军首领有过接触，还在太平军辖区买过茶叶、做过生意。容闳想来想去，决定暂时先不去安庆。于是容闳以生意繁忙为借口写信拒绝了这件事。
2个月之后，容闳又连续接到了老友李善兰和张斯桂的几次来信，信中再次邀请他去安庆，并且告诉他曾国藩已决定收罗他。这次，他从来信中看出，曾国藩并不想追究他访察太平军的事。他考虑再三，决定接受老朋友们的邀请，投奔曾国藩。容闳想到在曾国藩手下，可以以曾国藩为自己的“靠山”，去实现自己的计划。
容闳很快地停止了自己的经商活动来到了安庆。第二天曾国藩接见了他。曾国藩见到这位能让众人鼎力推举的人物，魁梧的身材、耿直的性格。他把注意力一下子又集中在容闳的脸部，使得容闳感到有些坐立不安、不知所措。曾国藩问他：“你在国外呆了几年？”容闳说：“因为留学，在美国居住了8年。”“8年的时间里，你对国外的生活和其它方面都会有较多的了解。”曾国藩认真地说着，“希望你能参与研究和筹划扩建新机械厂的工作。你能不能就建机械厂的问题谈谈你的看法？”容闳听到曾国藩的问话，忍不住把自己的设想一股脑地全倒了出来：“我们要建一个新的机械厂，应该以通用的、基础的为主，就是要先建立一个制造工作母机的基础工厂，并以此作为一家母厂，生产出各种专用机器建立各种子厂，如“枪炮厂、农具厂、钟表厂等。要建立这些不同的机器厂，必须先建立良好的母厂、再生成众多的子厂。”容闳接着强调说：“按照中国的情况，原料、人工都很廉价，将来造出的机器价格比从欧美运进来要便宜得多！”其实容闳的想法与曾国藩的想法是不同的。容闳是想建立中国工业化的基础后发展中国工业，而曾国藩是要制造枪炮镇压太平军，巩固封建统治。
几天后，曾国藩又召见了容闳。当曾国藩再次问他：“如果现在要为中国做最有益最重要的事，你认为应该从哪里入手？”容闳仍然回答要从创办的制造工作母机的机械厂。当时曾国藩只是想利用容闳在国外的关系，派他出国去购买机器。
两个星期以后，容闳正式被曾国藩任命为出洋委员。曾国藩拨了6. 8万两现银派他到国外去采购各种需要的机器。以后曾国藩再次召见了他，授予他委任状，并赏给了他五品军功，这是个相当于五品官的虚衔。从此容闳正式步入了政界，成为清朝政府的一名官员，开始参与洋务活动。
容闳回到上海后，立刻与美商旗昌洋行达成了一项去美国购买机器的协议。由洋行派一名工程师和他一同去美国办理此事。经过一段筹备后，容闳和工程师乘船绕欧洲去美国。途中他们在欧洲参观了马赛、巴黎、伦敦等重要的城市，了解了那里的工业发展和社会状况，这次参观使他们更加开阔了眼界、坚定了向西方学习的信念。
他们经过长途跋涉到达了美国。美国的南北战争还在激烈地进行着，许多工厂都正在赶制国家急需的急件，其它民用工业几乎都处于停产状态，这种情况使他们购买机械的事情遇到了困难。容闳只能去找他在美国读书时的老同学、老朋友，通过他们的关系去联络购买机械的事情。他终于找到了一个机器厂专门为中国制造一批工作母机，之后委托随同来美国的那位旗昌洋行的工程师负责监制、检验和托运事务。
利用这个空隙时间，容闳回到了自己阔别10年的母校——美国耶鲁大学。同学们正在这里举行班友会，纪念他们毕业10周年。同学们重新相聚谈起分别10年来的情况，各个兴高采烈。容闳远渡重洋也能参加这次10周年纪念会，真是太巧了！他见到了10年前的同窗好友异常激动。他向同学们讲了自己回国后的遭遇及现在被派到美国购买机器的情况。同学们听了都很高兴，纷纷表示愿意帮助他解决困难。容闳还利用这个机会还访问了学校的老校长及熟悉的老师。容闳这次回到母校，使他想起了自己长期以来梦寐已求要想实现的教育计划，真不知道这个计划什么时候才能实施！
这次赴美国购买机器是我国历史上第一次较大规模地从国外引进先进设备，共购进机器100多种，交给上海制造局收存备用。由于容闳圆满地完成了购买机器的任务，使曾国藩对他非常满意。曾国藩决定向朝廷为容闳请赏，吩咐自己的幕僚写出了《出洋委员容闳请奖片》上奏朝廷。请奖片中大概内容是这样写的：
容某为留学西洋之中国学生，精通英文。此行历途万里，为时经年，备历艰辛、不负委托……拟请特授以候补同知，指省江苏，尽先补用，以示优异，而励有功。
根据曾国藩的奏请，清政府批准授予容闳候补同知官衔。同知是知府或者知州的佐官，候补同知是当同知这一官职有空缺时补缺。同时清政府还授予他江苏行政署译员的职务。
容闳任职后与苏松太道丁日昌常打交道。容闳常常与丁日昌谈论如何向西方学习和改革中国的问题，丁日昌对这些问题也很关心。他俩一谈起这些就兴奋得忘记了一切，很快就成了莫逆之交。以后容闳曾通过了日昌向总理衙门转呈自己的建议，要求清政府批准建立一个合资经营的轮船公司，全部事务由中国人自己办理。这个建议虽然当时没有被清政府批准，但对后来建立的轮船招商局是有影响的。
两年以后，曾国藩在上海视察时来到江南制造局，对这么多先进的机器设备非常感兴趣。容闳作为陪同曾国藩参观的要员之一，看到曾国藩对引进机器建厂的事情那么兴奋，脑子里又闪过了自己设想的改革计划，为什么不借此机会再提一下呢？他趁着曾国藩在兴头上，提出了应该在这个机械制造局附设一所学校，专门学习机械制造的原理，并给学生们提供实习的机会，等学生毕业后为制造局所用。办了这所学校后中国就不必再用外国的机械和外国的工程师。曾国藩听了以后表示赞成，不久这所学校真的办起来了，实现了容闳在中国办实业学校的愿望。这所学校后来为我国培养出了近代早期的熟练工人和技术人员。
容闳一心要改革、复兴中国，自从投奔了曾国藩，他依靠这座“靠山”为洋务派作了一些工作，对中国的振兴出了力。
