容闳学成回国，但从纽约到达香港的航程十分险恶。13000海里，帆船行驶了154天。这像是冥冥中的预言，昭示他日后所要经历的磨难。这时的中国战云密布，曾国藩的湘军正和太平天国起义军在长江流域拼杀。朝廷昏庸如初，地方政府腐败而又残暴。容闳回国后刚到澳门，就看见“无数华工，以辫相连，结成一串，牵往囚室”；来到广州，他亲眼看到两广总督叶名琛杀人如麻的刑场。“日间所见种种惨状，时时缠绕脑筋”，令他胸中烦闷万状，愤懑之极，几乎想要加入太平军的行列。但是经过深思熟虑，他知道派遣留学生的“大计划”还要“依一定之方针，循序而进”。容闳希望在谋生的同时，谋一职位，以此结识和影响有权力的达官显贵。但他不到一年就“三迁其业”，这三份工都距理想甚远：给美国代理驻华公使（当时只能驻在广州）当秘书，“事少薪薄”；被朋友介绍到香港审判厅当译员，又遭香港英籍律师群起排斥；去上海海关翻译处任职，虽待遇优厚，不久却发现翻译和船主狼狈为奸、贿赂成风，他不屑同流合污，只能离去。“我对我自己的操守能够自信的，就是廉洁二字”，容闳在自传中写道，“无论到哪里，我必须保全自己的名誉，决不能使之受到玷污！”
一个夜晚，容闳去苏州河边的教堂行祷。在回来的路上，迎面撞上一群醉醺醺的美国水手。他们人手一盏灯笼，边走边唱边喊。当他们看见容闳时，一个人一把夺走了他的灯笼，一个人抬脚向他踢来。近旁的中国人如同遇到虎狼，纷纷逃散。容闳站定不动，他用英文大声说出自己的姓名，又大声喝问抢灯笼的人是谁？那时他已在一间英国公司工作，在了解了水手们所在船只的船名后，第二天早上就送去一封措辞严厉的抗议信。船主大怒，因为容闳的公司正是他们的货主。抢灯笼的人是大副，读了船主掷给他的信，他脸色立变，急奔登岸，到公司向容闳赔罪。
不久，容闳再次和外国人发生冲突。他的公司在拒议事件发生后的几个月后停业，只得拍卖物品。当时他在人头攒动的卖场里观看，背后站着一个高大的苏格兰人。容闳觉得有人在玩弄他的发辫，回头一看，那个苏格兰人正恶作剧地把许多棉花球系在他的辫子上。“我开始很平静，只是请他解去，”容闳在自传中写道，“但他双手交叉在胸前，就像没有听见。他那傲慢的态度，令人难堪。”容闳此时仍未动怒，继续说理，突然，苏格兰人一拳击来，打在他的面颊上。他终于忍无可忍，立刻还以颜色，出拳迅疾，苏格兰人“唇鼻立破，流血被面”。他死死抓住容闳的右手，容闳正想用脚猛踢，被公司主人拉开。这时有外国人喊：“想打架吗？”
容闳正色回答：“不！我是自卫。你朋友先侵犯我，打伤我的脸。他太无赖了！”
容闳因此在租界出了名。因为外国人在租界欺负中国人的事时有耳闻，却从未有人敢于抵抗。容闳派遣留学生的夙愿又一次被勾起，他在日记中写道：“我想，有朝一日，中国教育普及，人人都懂得公权和私权的意义，那时无论什么人，谁敢侵害其权利，必有胆力奋起自卫！”
他在苦苦等待机会。1860年，32岁的容闳已经在上海生活了4年，他不仅以他自尊且刚毅的性格，也以他优美的英文文笔闻名于十里洋场。人们都知道，这里有一位毕业于耶鲁大学的不寻常的中国青年。而容闳，则时时会想起他在耶鲁许下的诺言。
1860年冬，容闳决定去南京——当时太平天国的首都天京，探究太平军的内幕。
当时许多西方人都把太平天国起义看成是中国的一场革命。还记得容闳童年的老师郭士立夫人吗？她的丈夫郭士立，是马克思、恩格斯的熟人。当郭士立回到欧洲，把太平天国的起义告诉马克思和恩格斯的时候，他们对中国满怀热情的期待，甚至用文学的语言描绘：当欧洲的反动分子逃亡到中国，逃亡到长城脚下的时候，他们会看到长城上写着：中华共和国，自由，平等，博爱……
在南京，容闳和他在香港认识的洪仁玕见面了。洪仁玕当时已是太平天国的“干王”。他对容闳和同行的几位传教士表示了热烈的欢迎。在寒暄数语后，洪仁玕就询问容闳对于太平军的观感如何，是否赞成他们的行动并愿意与之共事。
容闳回答说，他无意投身太平军，但愿意贡献一些建议。他希望太平天国能做七件事：一是依照规范的军事制度，组织一支良好的军队；二是设立武备学校，培养大批有学识的军官；三是建立海军学校；四是建立公民政府，聘用富有经验的人才；五是创立银行制度；六是颁布各级学校教育制度，以《圣经》为课程之一；七是设立各种实业学校。
洪仁玕与容闳详细讨论了这七条建议，然而接着便无音信。等待多日，一天，洪仁玕让人送来一个小包袱，容闳打开看，是一枚官印——他们要授予容闳四等爵位。
容闳很失望：他的治国意见不被采纳，太平天国充满蒙昧，对中国政治决无革新的影响，与他想建立的“中华共和国”相去甚远。
不过，太平天国之旅令他终生难以忘怀，直到垂垂暮年还在思考有关太平天国的问题，并在《回忆录》中专辟一章《对于太平军战争之观感》，提出了几个值得人们注意的观点：他明确指出太平天国起义爆发的根本原因是清政府的腐败；他认为太平天国失败的原因之一是纪律松弛和道德堕落；断言太平天国式的农民革命既不能解决中国社会的根本问题，也不能把中国引向一个光明的未来。尽管这样，容闳并未全盘否定太平天国起义在中国近代史上的积极作用，正如他所言：“这次叛乱的唯一良好后果，就是打破了一个伟大民族的死气沉沉的气氛，使他们觉醒，意识到需要有一个新国家。”
容闳在失望和孤独中又度过了三年。在一个多数人都还在昏睡的国度，醒来是痛苦的。容闳此时正从事茶叶贸易，虽然赢利颇丰，却抑郁不欢。在一次贩运茶叶的途中由于遭遇匪徒，他身心受到重创，在上海卧病数月。“我的志向是改造中国，应在大处落墨，”容闳在《回忆录》中回忆当时的心情，“像这样为生意忙碌，我的事业终将是水中捞月！”
就在此时，一条意想不到的路在他面前出现了。
在上海，一些中国的数学家、天文学家和他成了朋友。突然有一天，有人向他转达了曾国藩的邀请。原来是因为那些学者的介绍，引起了曾国藩对容闳的注意。
1863年秋天，曾国藩在安庆大营约见容闳。他的名帖递入不到一分钟，侍从立即引他入见。曾国藩请容闳坐到他旁边，含笑不语，足足打量了容闳几分钟，仿佛要看清容闳的外貌有何异样。
曾国藩说：“我看你的相貌，就知道你是良好的将才。你目光威严，一看就是有胆识的人，定能发号施令，驾驭军旅！”
曾国藩的意思并不是让容闳带兵打仗，而是看出他性格坚毅，能担当大任。当时曾国藩已接受学者们的进言，决定设立西式机器厂。约容闳见面，是要与他探讨机器之事。几天后，曾国藩又一次约见容闳，他开宗明义：“如果今天要为中国谋最有益、最重要的事业，应当从何处着手呢？”
容闳内心想说的是兴办教育，改造中国人的思想，培养西式人才。但此时，他顺从曾国藩的期待，还是决定先从器物层面入手，于是提出兴办洋务，建立工厂。曾国藩深以为然。
曾国藩是中国历史上一位不同寻常的人物。他精于理学，崇尚礼教，为剿灭太平天国立下大功。但他也清醒地洞察了中国闭关锁国、远远落后于世界潮流的深重危机。曾国藩认为自己生平有“三耻”，其中之一是“天文算学，毫无所知”。他早在1860年就发表过“驭夷之道，贵识夷情”的意见，对“洋务”格外留意。容闳曾亲眼看见，在曾国藩的总督幕府中，法律、数学、天文、机械等专家上有百人之多。
容闳向曾国藩直言相告，中国目前最需要的，不是创设一个只适于制造来福枪的机器厂，而是要建设一个能适用于制造来福枪、大炮、弹药以及其他各种专用机械的机器厂。曾国藩全权委托他购买“制器之器”、聘请外国工匠，要求他详尽调查何种机器于中国最为适用。于是这年冬天，容闳赴美定购“制器之器”。
1865年春天，订购的机器全部运抵国内。江南制造总局有丁日昌收购的旗记铁厂的全套设备和容闳采购的“制器之器”。两部分较为先进的机器合在一起，“其中各种紧要机器工程，无不全备”，弥补了以前机器不齐全的缺陷。到了19世纪末期，江南制造总局已成为中国乃至东亚最先进、最齐全的机器工厂了。
容闳作为一个纵观全局的中国近代化实践者，认为实业计划和教育改革同样重要。他于1867年6月在上海发起筹建华商轮船公司，并且草拟了《联设新轮船公司章程》。这个章程多达16款，是代表华商提出的第一个民营轮船公司方案。它在集股、管理、分红诸方面仿效了资本主义企业的形式，试图通过发展中国新式轮船航运业，打破外商对这一领域的垄断。
清朝当局对于容闳创设轮船公司的条陈似乎并未看重，直到19世纪70年代初，洋务派才意识到“中国宜组织一合资汽船公司”的重要性。1872年，李鸿章以北洋大臣的名义筹办“轮船招商十九事宜”，并把这个以吸收民族资本创办的民营航运企业定名为“招商局”。筹建“招商局”的朱其昂在拟定该局第一个章程时，把容闳五年前提出的章程作为重要借鉴文件。
域外文明的引进往往遵循器物—观念—制度三部曲，购买“制器之器”属于器物文明的引进，但容闳最着力的一直是“以西方之学术，灌输于中国，使中国日趋于文明富强之境”，而向国外派遣留学生则是完成这一历史使命的捷径。