沈葆楨（1820－1879），字幼丹，又字翰宇，福建侯官（今福州）人。清代抵抗侵略的著名封疆大吏林則徐之婿。道光二十七年（1847）中進士，選庶吉士，授編修，升監察御史。鹹豐五年（1855），沈葆楨出任江西九江知府，第二年，又署廣信知府（今上饒市）。太平天國起義時因保全了廣信，不僅名聞天下，而且摺升為廣饒九南道道臺。後由於性格耿直得罪上司，於是去職回家養親。鹹豐十年（1860），重又被起用，授吉贛南道道臺，沈以父母年老而婉辭。於是被留在原籍辦團練，曾國藩很是賞識。鹹豐十一年（1861），曾國藩請他赴安慶大營，委以重用。不久，推薦他出任江西巡撫，倚用湘軍將領王德標、席寶田等鎮壓太平軍，1864年捕殺太平天國幼天王、洪仁軒等。1867年接替左宗棠任福建船政大臣，主辦福州船政局。當時，正是舉辦洋務時期，左宗棠在福建福州馬尾創辦造船廠，尚未來得及開工，就被調往陝甘任陝甘總督。臨行前左宗棠上疏說：非沈葆楨不能任其職。所以沈葆楨一上任即建船塢及機器廠，並附設藝童學堂。造成船艦20艘，分布各海口。同治十三年（1874），日本以琉球船民漂流到臺灣，被高山族人民誤殺為藉口，發動侵臺戰爭。清廷派沈葆楨為欽差大臣，赴臺辦理海防，兼理各國事務大臣，籌劃海防事宜，辦理日本撤兵交涉。由此，沈葆楨開始了他在臺灣的近代化倡導之路。
19世紀六七十年代，外國資本主義列強紛紛從四面八方向中國邊疆侵逼，造成中國邊疆的普遍危機。尤其對於臺灣，先後就有美、日、法的先後入侵，造成臺澎地區和東南沿海的嚴重危機，成為 當時邊疆危機的一個組成部分。尤其以日本最為兇狠。經過明治維新後的日本迅速走上軍國主義的道路，表現出對外關係上的極大侵略性。它首先把目光投向鄰近的中國，對臺灣懷有覬覦之心。
1871年12月，有琉球貢船兩艘遇風漂至臺灣，其中54人被高士佛、牡丹兩社居民殺害，另12人逃脫得救，被中國政府由福州轉送回國。那時日本政府為了緩和日益尖銳的國內矛盾和由「徵韓論」所引起的政治危機，正在醞釀對外發動戰爭，決計抓住這一事件作為出兵的藉口。1874年4月4日，日本正式設立侵臺機構―臺灣都督府，並組成徵臺軍。5月10日，日陸軍中將西鄉從道率3600多人在臺灣琅嶠登陸，其攻擊目標主要是牡丹、高士佛兩社。5月18日，日軍開始與當地居民交鋒，22日攻佔石門，牡丹社酋長阿祿父子等陣亡。6月初，日軍1300餘人分三路進攻並佔領牡丹社，13日進佔龜仔角社，7月中，日軍已完成對各社的徵討、誘降，並以龜山為基地建立都督府，修築醫院、營房、道路，並向後山南北各處番社分發日本國旗，準備久踞。
清政府起初對日本的一系列侵臺活動毫無所知，直到4月19日通過英使威妥瑪才始知此事。5月11日，清照會日方詰責，並於14日下令派福建船政大臣沈葆楨為欽差大臣，率領輪船兵弁馳往臺灣，並授予他處理日本侵臺事件的軍事外交大權。6月中，沈葆楨到臺後，一面向日本軍事當局交涉撤軍，一面積極著手布置全島防務。他在府城與澎湖增建炮臺，安放西洋巨炮；在安平廈門間裝置海底電線；增調淮軍精銳武毅銘字軍13營6500人入臺，部置於鳳山；陸上防務北路由臺灣鎮總兵負責，南路由臺灣兵備道負責，海上防務，以揚武、飛雲、安瀾、清遠、鎮威、伏波六艦常駐澎湖，福星一號駐臺北，萬年一號駐廈門，濟安一號駐福州；同時大力開通部落地區的道路，並派員招撫各處「番社」。清政府也相繼運來洋炮20尊，洋火藥4萬磅，火藥3萬磅，士氣民心為之大振。這些措施漸次推展開來，形成相當的聲勢，使日軍不能不有所顧忌。這時候，臺南南部惡性瘧疾流行，侵臺日軍因氣候炎熱，水土不服，疾疫流行，每日死者四五名至數十名，土氣極其低落。在進退維谷、內外交困的形勢下，日本不得不尋求外交解決的途徑。日方全權代表大久保利通偕顧問李仙得於是年9月到達北京，在前後七次談判中，日方仍堅執日本進兵的是「無主野蠻」之地，對此清政府予以嚴厲駁斥。大久保利通認識到，只有在清政府所堅持的「番地屬中國版圖」的前提下，才能和平解決日本侵臺問題。當時清政府的內政外交也存在很多困難，於是在英、美、法三國出面調停下，清政府決計讓步，於10月30日籤訂了《中日臺灣事件專約》（《北京專約》）三條，除以「撫恤」及付給修道建屋費用為名償銀50萬兩外，約中有「茲以臺灣生番曾將日本國屬民等妄為加害」之語，日本出兵乃為「保民義舉」，實際上等於承認琉球為日本的屬國。日軍隨後於12月1日撤出臺灣。
日本入侵臺灣是對中國在臺灣的主權和領土完整的一次挑戰，對中國來說，這是一次嚴重的邊疆危機。日本侵臺之役給清政府最大的教訓是，使它認識到自己的海防空虛，必須急起補救。1875年4月，清廷發布上諭，派李鴻章督辦北洋海防事宜，沈葆楨督辦南洋海防事宜，中國近代海軍的建設從此走上軌道。促使清政府檢討其治臺政策的利弊得失另一個重要方面是，認識到危險主要來自於外部而並不是內部。過去清政府認為，「臺灣之患率由內生，鮮由外至」，因此主張加強彈壓巡防，便可日久相安。隨著外國的侵略，官員們開始重視臺灣，把它稱為「七省門戶」、「南北洋關鍵」、「中國第一門戶」。沈葆楨、丁日昌一再奏請對日本侵臺應加嚴密設防，總理衙門也指出「經營臺灣實關係海防大局」，這是對臺灣地位的一種新認識。在這方面感受最深、變革最力的是沈葆楨。
在日本侵臺剛結束，沈葆楨就上了一個奏摺，在奏摺中他說；「此次之善後與往時不同，臺地之所謂善後，即臺地之所謂創始也。」從這時起，他相繼提出並實施了一系列治臺政策和改革措施。他的第一項改革建議，就是請「仿江蘇巡撫分駐蘇駐之例，移福建巡撫駐臺」。他說：「臺地向稱饒沃，久為他族所垂涎。今雖外患漸平，旁人仍眈眈相視，未雨綢繆之計正在斯時。而山前山後，其當變革者，其當創建者，非十數年不能成功；而化番為民，尤非漸漬優柔不能渾然無間。與其苟且倉皇，徒滋流弊，不如先得一主持大局者，事事得以綱舉目張，為我國家億萬年之計。況年來洋務日密，偏重在於東南，臺灣海外孤懸，七省以為門戶，其關係非輕。欲固地險，在得民心；欲得民心，先修吏治營政；而整頓吏治營政之權操於督撫，（閩浙）總督兼轄浙江，移駐不如（福建）巡撫之便。……為臺民計，為閩省計，為沿海等防計，有不得不出於此者。」清政府採納了沈葆楨的建議，從1875年11月起定為福建巡撫冬春駐臺，夏秋駐福州，以為兼顧之計，這一制度的設立對臺灣有極重要的意義。
1875年1月，沈葆楨上奏摺又提出三項改革：第一，廢除嚴禁內地人民渡臺的舊例；第二，廢除嚴禁臺民私入「番界」的舊例；第三，廢除嚴格限制「鑄戶」、嚴禁私開私販鐵斤及嚴禁竹竿出口的舊例。這些改革的實質含義是：使大陸人民得以向臺島自由遷徙；打破臺島西部濱海平原所謂「山前」與東部「山後」間的人為壁壘，使漢族居民與土著居民間得到往來交流的自由；打破臺島內經濟生活中的若干桎梏，使人民的物質生產與物資流通得到自由，變防民為便民。
沈葆楨提出的這些改革，主要是為了推動臺灣土地的開發、特別是後山的耕墾。而鼓勵後山的墾殖，又與所謂「撫番」即加強對原住民的治理密切相關。「撫番」與所謂「開山」、「開路』相輔而行，這也是著眼於安撫內部，加強海防，因而決非權宜之計，而是治臺的經久之謀。自1875年開始，這項工作即大規模開展，調兵十九營分三路開山。南路：一由鳳山的赤山越山至卑南（臺東），一由社寮循海岸東行到卑南；中路：由彰化的林圯埔越山至璞石閣（玉裡）；北路：自蘇澳沿海岸至奇菜（花蓮），均於一年內完成。「開山撫番」使東西海岸聯成一片，有利於鞏固海防，同時對促進東部的開發和漢族與原住民的交往都有重要的意義。
與此同時，沈葆楨對臺灣行政體制也提出並實行了一些改革，主要有：在艋舟甲創建臺北府；增設恆春、淡水兩縣；改原淡水廳為新竹縣，原噶瑪蘭廳為宜蘭縣。至於加強海防的具體措施，如建設新式炮臺、購買洋炮及軍火機械，購買鐵甲艦，練水雷軍等等，在沈葆楨的主持下，都在一一加緊進行。上述改革措施的實行都得到了清政府的允準，因而加強和改進了清政府對臺灣的治理，促進了臺灣的進一步開發。
可以說，臺灣的近代化過程就是從沈葆楨治臺開始的。他奏準建閩臺水陸電線；用西法在安平、旗後等處建設新式炮臺；購買洋炮及軍火機械，並建軍裝局、火藥局；調閩廠現造揚武、飛雲等一批兵輪供臺防之用，並大力倡購鐵甲船，從此邁出軍事近代化的步伐。1875年，沈葆楨被奏準使用機器開採基隆煤礦，翌年開始動工鑿井，建立起第一個近代民用工業。同時，實行開山、撫墾，在香港、廈門、汕頭等處設招墾局，招工來臺開墾荒地，以促進內山的開發。所有這一切說明，沈葆楨不愧為臺灣近代化之路的首倡者。
光緒元年（1875），沈葆楨撤軍內渡，同年奉旨進京，升任江西總督兼南洋通商大臣，督辦南洋海防，擴充南洋水師，並參與經營輪船招商局，派船政學堂學生赴英法留學。光緒五年（1879）十一月病逝。清政府給他贈太子太保，入祀賢良祠，並準在江西及各立功省分建專祠祭奠，諡文肅公。