福州船政局开办以后，陆续建造了一批蒸汽轮船。1870年，沈葆桢以这些自造的蒸汽船为基础，开始筹办一支蒸汽海军舰队，正式番号“轮船”，后来人们通常称其为船政水师，由船政大臣管辖，隶属于船政局，所需军费也是从船政经费中调拨。 沈葆桢为了这支舰队花了不少心思，参考英国海军设立了规章制度，使之成为中国第一支近代化舰队。后来的北洋水师在很多方面也是参照了船政水师。 船政水师的军官先是从沿海招募熟悉蒸汽轮船操作的人充任，后则代之以船政学堂自己培养的专业军官。水兵除了在创办船政之初，沈葆桢特意设立培养蒸汽船只舰员的船政水师营中抽调之外，还从闽浙沿海招募。综合来看，在十九世纪七十年代的时候，船政水师的人员素质也是当时中国沿海水师中最好的。 不过沈葆桢在筹办船政水师时也遇到了一个问题，那就是随着军舰数量的不断增加，船政有限的经费已经不足以保证日常开支和军舰的维护费用。所以1872年的时候，沈葆桢上书清廷，提出船政水师可以根据沿海各省需要调去驻防，各省只需要承担相应军舰在本省时的军饷和维护费用即可。 这种模式对于沿海各省来说，只需要一笔不大的费用就能得到新式的蒸汽军舰，非常划算，因此之后奉天、直隶、山东、江苏、浙江、广东等都纷纷从船政水师调用军舰。再加上船政本身所在的福建，在那个时期船政水师事实上成为了整个中国海防的中坚力量。直到北洋水师、南洋水师逐步创立，船政水师自身也在中法海战中几乎全军覆没，这一局面才告结束。
