他在上海与洋人频繁接触，已对西人的机器工厂有所了解。
王韬所著的《火器说略》，更使他对近代枪炮的制造原理、生产工艺，特别是车床等生产工具有了更深的理解。
他写信向李鸿章推荐王韬，同时建议设立“夹板火轮船厂”，用机器生产近代轮船和枪炮。
恰在这时，容阂提出了要在华夏国发展“制器之器”的主张。丁日昌立即深表赞同，“制造之理是一脉相通的”，“一有制器之器，即可由一器而生众器，如父之生子，子之生孙”。
从手工生产进而追求机器生产，是一个重要的观念变革。这个观念变革，对华夏国19世纪60年代洋务自强运动的兴起，具有十分重要的意义。
丁日昌以这种新的认识和观念为基础，在上海积极设法，主持收买了美国人设在虹口的旗记铁厂，合并原来的炸炮局。
后又接纳容阂从美国购回的机器，于1865年9月正式成立了江南制造局。
江南制造局是清政府设立的第一家近代军工企业，标志着华夏国近代军事工业的产生。
在对海防的贡献方面，丁日昌以苏松太道的身份，出任江南制造局的第一任督办，为该局拟订了经营大纲。他提出要留外国技术人员为教习，培训华人技艺，力争自主，不受洋人控制。
鉴于局中原有设备以造船机器为多，他让局员详考图说，“就厂中洋器，以母生子，触类旁通”，制成大小机器30余台，用以制造枪炮。
据曾国藩后来奏报，其所造枪炮“皆与外洋所造者足相匹敌”。
后来，他又设法扩展该局的生产能力，由生产枪炮进而制造轮船。
至1868年8月，江南制造局所造的“恬吉”号轮船下水，上海全市为之轰动，“军民无不欣喜”，欢庆华夏国第一艘明轮蒸汽舰试航成功。
恬吉号长185尺，宽27。2尺，马力392匹，排水量600吨，装炮9门，与扶桑横须贺造船厂同期所造的清辉号相比，既快又好。恬吉号的制造成功，说明华夏国近代军事工业取得了可喜的成就，这其中有丁日昌所付出的心血。
第四卷：纵横天界（完结篇）第六百九十五章 鞠躬尽瘁
1865年9月，丁日昌转任两淮盐运使。
1867年初，升任江苏布政使。虽然布政使的本职，只限于处理地方财政和行政，但他心系国防安危，对海防建设十分关心。
他上书曾国藩，明确提出自己建设新式海防的主张，希望曾国藩能够上奏朝廷。
在他看来，华夏国的海防，自明朝以来就是“以炮台为经，以师船为纬”，这种设防办法根本不能适应近代海防的要求。
因为洋人游弋海上，可以集中兵力，攻取华夏国沿海任何地方；若华夏国处处设防，则防不胜防，正犯兵家备多力分之忌，以致常常被动挨打。
丁日昌认为要想改变这种局面，只有创建近代海军，以取得制海权。有了制海权，能够控制住一定的近海海域，就可以扩大防御纵深，海防才有保障。
要想取得制海权，必须在清朝旧有水师之外，创设全新的近代海军。因为在西方海军已经装备了蒸汽动力舰、铁甲舰的情况下，清朝旧式帆船水师实际上已完全无力进行近代海战。
丁日昌在19世纪60年代，就有这种认识，说明他是很有远见的。在他之前，左宗棠等人也曾主张制造轮船，装备外海水师，但并没有明确地提出建立海军的主张和计划。
丁日昌的海军建设，具体计划是分设北洋、东洋、南洋三支水师。
北洋水师设提督于津沽，兼顾辽东、山东沿海各要口；东洋水师设提督于吴淞，守江苏、浙江沿海各口；南洋水师则设提督于厦门，防守福建、广东各海口。
三支水师，各设中等炮艇土，半年会哨演习一次，以使“三洋联为一气”。
这个计划，是一个统筹全局的海防战略构想。
有了三洋水师，就能分别对京师政治中心、江南经济中心和祖国的南大门，加以屏障和保护。
1868年初，丁日昌升任江苏巡抚。随着职位的提高，他更加感到自己对于国防建设的责任重大。他重新拟订了三洋水师章程六条，使自己建立新式海军的计划变得更加具体。
他明确提出，要废弃沿海旧有水师，移饷训练新式海军。
除了中等炮艇外，又进一步提出三洋水师应各设铁甲舰6艘。
这时，他还强调近代海军的建设，应与沿海炮台、岸防部队的建设同步发展。
他建议三洋海军舰队各练陆兵千人，半年在岸，半年在海，沿海各镇亦练精兵五百人，形成“山有虎”、“水有龙”，水陆相联之势。
对于海口炮台建设，丁日昌也主张变更过去的办法，以炮台和水雷为中心，建设新式海口要塞，使水师舰船在作战时，能够和海口炮台“相为表里，奇正互用”。
这表明他的海防建设思想，又有了新的发展。
在对陆军体制的改革方面，1869年丁日昌开始对江苏绿营进行整顿。
他上奏朝廷，将江苏抚标绿营1600余名减为1000名，成立“练军”两营，招募精壮营勇作为练军士兵，提高他们的饷额，使他们能够安心操练。