他在第一次鸦片战争中是抗英派，洋务运动中是爱国派，“塞防”与“海防”之争中是“塞防派”，他在上给皇帝的奏章中说：“西则塞防，东则海防，两者并重。”（《左文襄公全集·奏稿》卷46）在晚清历次反侵略斗争中，他都起到了中流砥柱的作用。
作为洋务派中的爱国派，左宗棠的思想中始终贯穿着向西方学习，求富、求强，反对盲目排外的思想，主张引进西方技艺，在西北发展近代工业，可称为开创西北近代工业的鼻祖。
兰州制造局（兰州通用机器厂的前身）原位于畅家巷，光绪三十二年迁至武都路贡元巷南口西侧，1916年迁至甘肃贡院，1942年迁于土门墩。左宗棠于同治十一年（1872年）到兰州后，策划收复被浩罕国军官阿古柏占领的新疆，为筹集枪炮弹药，将随军修理军械的西安机器局移建于畅家巷，改名兰州制造局；命上海候补道胡雪岩向英国汇丰银行借款400万两白银，购置了机器设备；从福建调来精通工业技术的部属赖长为总管，着手筹建了兰州制造局。同年建成，是为甘肃近代工业的开始。该局主要生产武器弹药，其军火制造技术已达到当时世界水准，生产的火器在光绪三年（1877年）左宗棠率军进军新疆，扫平阿古柏政权，捍卫祖国领土完整的正义战争中发挥了极大威力，开创了自鸦片战争以来的37年中，第一次使用本国近代工业生产的武器，战胜外国侵略者的先例。
兰州织呢局（兰州第二毛纺厂的前身）位于原畅家巷前路后营基址上，即今兰州体育馆西南侧，金昌南路与畅家巷相交处一带，是左宗棠在新疆大规模军事行动结束后，为发展地方经济而创建的，主要是利用西北得天独厚的羊毛资源，生产毛纺织品，为西北最早的机器工业之一。在他看来，利用西北的特产羊毛，开发毛纺织工业，是一件利国利民的事业，“今日之学徒，皆异时匠师之选……以中华所产羊毛，就中华织成呢片普销内地，甘人自享其利，而衣褐远被各省”。（《左文襄公批札》卷7）兰州制造局、织呢局的创办，使近代工业在一向闭塞落后的兰州地区闪现出一缕光华，打破了兰州封建经济的沉寂局面，使古老的兰州开始迈入了近代工业的殿堂，对兰州乃至整个西北社会经济结构的变革以及社会经济的发展和文明进步起了重要的推动作用。“二局”的创办是外地来兰士人对兰州经济开发做出的巨大贡献，兰州人会永远怀念他们。
清末修建的兰州黄河铁桥（中山桥）是外地士人和本地士人群体共同努力的成果，它与兰州镇远浮桥、段续引进改制的水车一样，都是兰州士人文化的丰碑。它的建成，对兰州、甘肃乃至整个西北地区的政治、经济、军事、文化等都有十分重大的意义。
中山桥是万里黄河上建成的第二座永久性近代桥梁，位于白塔山下。清光绪三十四年至宣统元年（1908—1909年），投资30．6万余两白银，由清廷批准，陕甘总督升允组织，兰州道彭英甲具体负责，美国桥梁公司设计，德国泰来洋行驻天津经理喀佑斯承包修建。
上部结构为穿式钢桁架，计5跨，每跨跨径45．9米，全长233．50米，总宽8．36米，其中车行道宽6米，两侧人行道各宽1米，桁架高5．1米，桥架横梁为钢梁，栏杆由角铁及钢管焊接而成；下部构造：南北两岸桥台为水泥砂浆砌条石，中间四个桥墩为高强快凝水泥砌料石重力式桥墩，沉井基础开挖至岩层。设计荷载为通行马车。
铁桥所用桁架构件钢材、水泥及其他各种器材、机具设备等，均由德国泰来洋行从德国购置（合同如此规定，实际购自何国，尚不清楚，也有说购自美国的，不管何说，材料购自欧美是无疑的），于光绪三十三年五月（1907年6月11日～7月9日）全部海运至天津，自天津经京奉铁路运至丰台火车站，再由京汉铁路运至河南新乡火车站。新乡取道西安至兰州，均用马车运输。由甘肃洋务局派员办理材料转运事务，天津、新乡、西安派驻材料接运委员，兰州设置收料委员会，主持收料事宜。新乡至西安由直、鲁、豫、陕4省大车伙运，西安至兰州由兰州车户王新年独运。整个材料机具设备分36批，自光绪三十三年八月（1907年9月8日～10月6日）起运，次年五月（1908年5月30日～6月28日）止，历时10个月，途经数省，将总计2000吨钢材零部件、设备、机具等运至兰州，创造了近代运输史上的奇迹。
铁桥于光绪三十四年二月（1908年3月3日～3月31日）开工，美国工程师满宝本为施工技术负责人，德国工程师德罗负责收管材料、统计施工进度等，天津人刘永起为工地现场技术负责人，从天津、上海等地招来技术工人10余人，雇用兰州铁、木、泥工匠60余人及小工百余人，最多时达500余人参加施工。宣统元年六月（1909年7月17日～8月15日）竣工，验收通车。
铁桥竣工后，升允于宣统元年六月撰文立碑，以记其始末。此碑现立于中山桥北水榭式广场西端。初名兰州黄河铁桥，民国三十一年（1942年）改名中山桥，以纪念孙中山先生。一说改名于民国十七年（1928年）。
中山桥（兰州黄河铁桥）是当时黄河上游唯一一座永久性跨黄河桥梁，是继1905年郑州黄河铁桥建成后，在万里黄河上架设的第二座大桥，号称黄河第一桥。在贫穷落后的旧中国，它与济南黄河铁桥（1912年建）、郑州黄河铁桥共同称为黄河三大桥梁。中山桥建成后，对沟通内地与西陲交通，便利商贾行人，增进民族交往，巩固国防做出了巨大贡献，在抗日战争和解放战争中立下了汗马功劳。
中山桥建成后曾进行过几次较大的维修，1954年，在原平行弦杆上加拱式钢梁，提高荷载至汽——10级；1990年，加宽原1．2米宽人行道至2．1米；2004年，全面加固维修，封闭机动车交通，改为步行观光桥。
中山桥是甘肃乃至整个西北地区第一座引进国外技术建造的跨黄河桥梁，是目前黄河上唯一保存完好的近代桥梁，已有97年的历史，成为兰州标志性建筑，为国家级文物保护单位。
书院贡院，乐育陇上群英
如前所述，兰州的文化教育与士人文化的发展有着密切的联系，没有士人的大力推动，就不可能产生昌盛的兰州文化教育。据《兰州市志·教育志》载：清代，封建教育步入鼎盛时期。儒学沿袭明制，且有扩修；自雍正年间起，书院官办，成为准备科举的场所。仅城区就开办兰山、五泉、皋兰、求古四大书院，其中兰山书院为甘肃最大的省立书院，以藏书丰富闻名全国，山长多饱学鸿儒担任。清中叶以后，生员多达三四百人。19世纪末，科举制度衰落，“西学”逐渐传入，改良书院，开办新学，兰州士人顺应历史潮流，积极开办新学。如清代进士、曾任翰林院编修的兰州人刘尔炘辞官归里后，致力于地方文化教育和社会公益事业，设塾教徒3年，主讲五泉书院7年，任甘肃高等学堂总教习5年。亲自创办兰州第一所小学校——高等小学堂。兹后又集资建中学一所，小学3所，接办兴文社，创立乐善书局，修建五泉书院，创办修学社，为民国时期的文化教育奠定了良好的开端。清光绪二十八年（1902年），兰州建立甘肃文高等学堂（今兰州一中的前身），光绪三十年（1904）年附设师范馆，为甘肃办师范教育之始。同年，陕甘总督崧蕃命候补知府杨增新于甘肃制呢局厂西开办武备学堂，为兰州办军事教育之始。
民族教育在这一时期也开始蓬勃发展，其中最为突出的是回族教育。由于历史的种种原因，回族轻文尚武，文人少而武士多，中国传统教育发展缓慢，一直影响着民族的发展与繁荣进步。清代甘肃******民族反对民族压迫的斗争此起彼伏，清廷在武力镇压的同时，采取怀柔政策，通过文治实行教化，倡导设立专门招收******子弟的书院、义学。但由于明代曾以强制同化而引起过“胡人”反感，清廷曾以镇压而激怒过******，因此******群众认为学了汉字，读了汉书，就会被同化，所以******多雇人代学，拒绝学习汉文化。但兰州地区的回族穆斯林中，读书应试的有识之士还是有的，特别是清代在科举考试时，有意识地注意录取回族士子，从而使一些回族士子获取了功名。如皋兰县的马世焘（公元1809－1875年）为清咸丰乙卯（公元1855年）科举人，金县（今榆中）马仲律为同治甲戌（公元1874年）进士，曾任五泉书院山长，著有《雪案拾遗》。兰州回族士子的进入仕途，有力地影响和促进了兰州地区少数民族的士人文化。这一切，无一不浸透着兰州州县官员和地方士绅的心血。
士人在对兰州文化教育的大力推动中，最值得一提的是段坚首办书院、四大书院的设立、左宗棠倡导筹办兴办新书院、重建旧书院、重视启蒙教育、奏准实施的陕甘分闱等，这几件事都是士人所为，都对兰州文化教育的发展有着划时代的作用。
兰山书院是雍正十三年甘肃巡抚许容奉旨创建的，故址在今秦安路兰州三中，乾隆三十年（1765年）总督杨应琚、五十年总督福康安、嘉庆二十五年（1820年）总督长龄、道光二十二年（1842年）总督恩特亨额、光绪元年（公元1875年）总督左宗棠屡次修葺，至光绪元年形成了一组宏大的建筑群，中为文仁堂，后为敬逊堂，又后为射园（已废）；敬逊堂两厢为斋房，东南隅小院一，为书库；西北小院二，其一为掌院住宅，一为客厅；文仁堂左右为耳房，为东、西官厅，东斋四院，西斋三院；前为仪门，门外为监院官舍，东为书斗房，又前为大门，门外东、西坊表二：曰兴贤、曰育才。兰山书院是甘肃最大的省立书院，以其藏书丰富而闻名。乾隆时期有藏书204种，有钦定四书、十三经书版2067块。咸丰四年（公元1854年），书库着火，藏书尽数被焚。光绪元年以后，在陕甘总督左宗棠、杨昌浚的大力扶持下，书院逐渐得以恢复。兰山书院历任著名山长有：盛元珍（江苏常熟人）、牛运震（进士，山东滋阳人）、张位（翰林，甘肃秦安人）、秦维岳（翰林，皋兰人）、吴可读（进士，皋兰人）、张澍（进士，武威人）、张美如（翰林，武威人）、张国常（进士，皋兰人）等。
五泉书院为兰州府立书院，地址在兰州府北后街（今贤后街），为清嘉庆二十四年（公元1819年），布政使屠之申、翰林秦维岳等捐银创建。咸丰八年（公元1858年）兰州知府栗垣、同治十二年（公元1873年）兰州知府铁珊先后进行重修。庭院式平面布局，中为讲堂，堂西北小院为掌院住宅，宅堂后院为圣厅及左右斋房，堂东院为退省斋，西院为惜阴轩，前为仪门，门外左右为书斗房，东小院为监院住宅，南为大门。据记载，五泉书院在道光年间有藏书52种、156套，另有《学庸浙通》书版46块。曾任五泉书院著名山长的有：卢政（举人，皋兰人）、刘尔炘（翰林，皋兰人）等，他们均为陇上著名学者，培育人才甚众。五泉书院在城市改造中被拆除，移建于雁滩公园内。
求古书院地址在兰州贡元巷（今兰州市少年宫和城关区教育局所在地）。光绪八年（1882年）五月，陆廷黻接任学政后，发现平（凉）、庆（阳）、泾（州）、固（原）、宁夏五属考生的试卷“文俱浅薄”，遂与总督谭钟麟商酌，于光绪九年将省城旧有考棚改建为求古书院。中为讲堂，堂后为客厅，宅门内为上房，为东、西厢房，西小院为掌院住宅。讲堂后东小院为监院住宅，西小院及讲堂前东西厢俱为斋房。时敏斋三院在西斋后，仪门南向，大门及栅门俱东向，照墙前旗杆二，南、北坊各一。
皋兰书院是由清道光二十二年右营参将废署改建，二十九年重建。中为讲堂，堂北上厅掌院居之，堂南下厅监院居之，堂左右两厢及上厅后两小院、下厅西小楼俱为斋房，仪门外有楼，楼下左右耳房书斗居之，前为大门，门外甬道南为坊表。光绪三十一年改为皋兰县高等小学堂，后又改为皋兰区小学，民国三十七年为皋兰县政府驻地，新中国成立后改为曹家厅小学，“**********”后成为城关区检察院。今废。
清光绪以前，陕甘合闱，兰州地区的士子需到一千多里外的西安参加乡试，考取举人资格，路途遥远，费用昂贵，很多经济条件较差的士子皓首穷经，也无法参加乡试，严重阻碍了兰州士子的仕进之路，也制约了兰州文化教育事业的发展速度。同治十二年（1873年）陕甘总督左宗棠奏请陕甘分闱，甘肃士子在省城兰州乡试。经朝廷批准，于光绪元年在城西北郊外海家滩（今兰大二院处）建成甘肃贡院。贡院基纵百四十丈，横九十丈，外筑城垣，内建棘闱。中为至公堂，堂前为明远楼，楼左右为南北号房，西为龙门，为连三门，为大门，均有穿廊，大门左右有雨廊，有点名厅，有搜检厅，左廊尽处有土地祠，前为闱墙，有南文场门、北文场门，门内俱有点名厅，门外迤南为外官厅，为外供给所；至公堂后有牌坊、栅栏，栏内南为执事委员厅，北为授卷所，后为观成堂，堂前有水池，池有桥，左右有公字过厅，南为监临部堂署，为提调道署；监临署后为内供给所，署东为对读所，北为监视道所署，署东为各房科，为誊录所，为收掌所；堂左右为走廊，中为穿廊接内廉门，门左右为官厅，门内左为监试署，右为内收掌署，中为衡鉴堂，堂左为南衡文署，右为北衡文署，后为雍门，门内左为南五房，右为北五房，东为录榜所。至公堂是纠察官防总摄闱场事务的大员（称临监）和在考场提调监试的官员（称外帘官）办公的地方，门楣上悬左宗棠亲笔所书“至公堂”匾。
门两侧悬挂左宗棠撰写的楹联：“共赏万余卷奇文，远撷紫芝，近搴朱草；重寻五十年旧事，一攀丹桂，三趁黄槐。”后来，原标志性建筑三层楼阁“明远楼”迁五泉山，作为五泉山中轴线上一座重要建筑。甘肃贡院的建成，对全省文教事业的发展有着巨大的意义。吴可读曾为贡院撰192字楹联，热情赞扬了左宗棠力主陕甘分闱成功，是甘肃建省二百多年来，破天荒的一件重大举措，甘肃当局和学子都要饮水思源，不要辜负“名相”左宗棠爱惜人才，建设贡院的德政；并以甘肃悠久的文明历史和雄奇壮美的锦绣河山，鼓励甘肃学子们寒窗苦读，书写出像甘肃山河一样气势壮阔的好文章来，以报答“名相”的恩泽。其联为：
二百年草昧破天荒，继滇黔而踵湘鄂，迢迢绝域，问谁把秋色平分，看雄门四扇，雉堞千寻，燕厦两行，龙门数仞，外勿弃九边桢干，内勿遗八郡楠，画栋与雕梁，齐耀于铁马金戈以后，抚今追昔，饮水思源，莫辜负我名相怜才，如许经营，几番结撰；
一万里文明培地脉，历井鬼而指斗牛，翼翼神州，知自古夏声必大，想积石南横，崆峒东矗，流沙北走，浩瀚西来，淘不尽耳畔黄河，削不成眼前兰岭，群山兼众壑，都奔走于风檐寸晷之中，叠嶂层峦，惊涛骇浪，无非为尔诸生下笔，展开气象，推波助澜。
清末，兰州开始兴办新式学堂。如甘肃文高等学堂与武备学堂。这两座学堂均位于今畅家巷东段一带。甘肃文高等学堂附设的师范馆先后毕业学生2班，共135人。武备学堂民国二年停办。