1811年（嘉慶十六年）11月26日（農曆10月11日）生於湖南省婁底市雙峰縣荷葉鄉天平村,乳名寬一。
1815年（嘉慶二十年）5歲在家識字讀書。一年後入家塾“利見齋”。
1826年（道光六年）16歲春，應長沙府試（童子試），名列第七曾國藩立像。
1830年（道光十年）20歲就讀於衡陽唐氏宗祠，師從汪覺庵。一年後轉入湘鄉漣濱書院。改號滌生。
1833年（道光十三年）23歲秋，參加湘鄉縣試，考取秀才。
1834年（道光十四年）24歲春，入嶽麓書院。秋，參加鄉試中第三十六名舉人。冬，入京準備會試，途徑長沙，始與劉蓉交往。
1835年（道光十五年）25歲4月，會試落第，留京寓長沙會館讀書。
1836年（道光十六年）26歲春，恩科會試再次不第，出京返家。至長沙，與劉蓉、郭嵩燾在湘鄉會館相聚兩個月。
1838年（道光十八年）28歲會試中第三十八名貢士。試後改名國藩。殿試取在三甲第四十二名，賜同進士出身。朝考列第一等第三名，道光帝拔置第二名。授翰林院庶吉士。年底乞假返家。
1839年（道光十九年）29歲夏，出衡陽，謁杜工部祠、石鼓書院。秋，出邵陽，察訪武崗、新化、蘭田、永豐。12月，子紀澤生，離家起程赴京。本年起始作日記，持之以恒，至終不輟。
1840年（道光二十年）30歲5月，庶吉士散館，列二等十九名，授翰林院檢討。7月，得病，經歐陽兆熊、吳廷棟治療、護理，兩月始愈，三人遂成好友。
1841年（道光二十一年）31歲8月，偕倭仁往謁理學大師唐鑒，請教治學之方，檢身之要。“考德問業”，“為義理所熏蒸”。11月，任國史館協修，遍鑒前史，辨具得失。是年，喜讀胡林翼贈送的《陶文毅公文集》。寫作《裏胥》，直道民間疾苦，鞭笞腐敗吏治。
1842年（道光二十二年）32歲致力程朱之學，每日必做日課：早起、主敬、靜坐、讀書不二、讀史、謹言、養氣、保身，日知所亡、月無忘所能、作字、夜不出門。
1843年（道光二十三年）33歲4月，升任翰林院侍講。7月，欽命為鄉試（四川）正考官。8月，補授翰林院侍講。12月，充文淵閣校理。
1844年（道光二十四年）34歲8月，郭嵩燾引江忠源來見，結為師生。派充翰林院教習庶吉士。
1845年（道光二十五年）35歲10月，升翰林院侍講學士。李鴻章入京會試，以年家子投其門下受業。
1846年（道光二十六年）36歲1月，充文淵閣直閣事。自書其書舍曰：“求闕齋”。夏秋間，養病城南報國寺，與同寓劉傳瑩就漢學、宋學深入研討，知學須返本務要，“執兩用中”。
1847年（道光二十七年）37歲7月，升授內閣學士、兼禮部侍郎街。11月，欽派武會試正總裁，殿試讀卷大臣。
1848年（道光二十八年）38歲3月，子紀鴻生。10月，輯錄古今名臣大儒言論，按修身、齊家、治國三門分三十二目輯成《曾氏家訓》。
1849年（道光二十九年）39歲2月，升授禮部右侍郎。9月，署兵部右侍郎。
1850年（道光三十年）40歲4月，上《應詔陳言疏》，直揭官場“委靡因循”、官吏“畏葸”“柔靡”。“今日所當講者，惟在用人一端耳”。7月，兼吏部左侍郎。
1851年（鹹豐元年）41歲1月，洪秀全在廣西桂平金田村組織起義。5月，上《敬陳聖德三端預防流弊疏》，鹹豐帝“怒擲其折於地”欲罪之。
1852年（鹹豐二年）42歲1月，上《備陳民間疾苦疏》。7月，任江西鄉試正考官。行抵安徽太湖縣小池驛，得母訃聞，回籍奔喪。10月初抵家。太平軍出廣西、入湖南，9月攻長沙，10月取決嶽州。
1853年（鹹豐三年）43歲1月21日，接幫辦湖南團練旨。經郭嵩燾力勸出保桑梓。30日，抵長沙與湖南巡撫張亮基商辦團練。3月19日，太平軍攻占江寧，定都為天京。9月，奏準移駐衡州練兵。11月，建衡州船廠趕造戰船。派人赴廣東購買洋炮，籌建水師。
1854年（鹹豐四年）44歲2月25日，奉命率師出征太平軍。發布《討粵匪檄》。命褚汝航為水師總統、塔齊布為陸軍先鋒，統率17000人，揮師北上。5月，兵敗靖港，投水自裁獲救。7月25日，重整水陸各軍後，出師攻陷嶽州。10月14日取武昌。鹹豐帝令其部署理湖北巡撫。7天後收回成命。改賞兵部侍郎銜。12月2日攻陷田家鎮。
1855年（鹹豐五年）45歲2月12日夜，石達開總攻湘軍水營，燒毀湘軍戰船100餘艘。曾國藩座船被俘，“文卷冊牘俱失”。“公憤極，欲策馬赴敵以死”，羅澤南、劉蓉力勸乃止。
1856年（鹹豐六年）46歲7月，坐困南昌。9月2日，楊、洪內訌（天京事變）後，太平軍元氣大傷。10月，曾國藩在長募勇組建吉字營入援江西。
1857年（鹹豐七年）47歲2月27日，其父去世，偕弟國華回籍奔喪。7月，兩次上疏，請求在家終製，獲鹹豐帝準許。是年建“思雲館”。
1858年（鹹豐八年）48歲5月19日，李續賓、楊嶽斌率水陸兩軍攻陷九江。弟國華入李幕。7月13日，接上諭命其出辦浙江軍務，17日起程。8月5日，抵武昌。與胡林翼會商進兵、籌餉之策。11月15日，李續賓、曾國華死於三河之役。12月，作《愛民歌》以訓湘軍。
1859年（鹹豐九年）49歲1月，李鴻章來建昌進謁、留營襄辦軍務。是月，曾國葆改名貞幹，入湘軍，為其兄國華報仇。2月，作《聖哲畫像記》。11月，擬四路進兵之策，攻取安慶。
1860年（鹹豐十年）50歲5月，輯錄《經史百家雜鈔》26卷，“取精用宏”，“盡掄四部精要”。6月，左宗棠來營，留住兩旬，商討東南大局；奉命以兵部尚書銜署理兩江總督。7月，委授兩江總都，並以欽差大臣督辦江南軍務。10月18日與胡林翼、李續賓商籌北援之策。上疏請求帶兵北上掃夷勤王、以“雪敷天之憤”。12月，祁門大營兩度被困，太平軍距大營僅20裏，“危險萬狀”。
1861年（鹹豐十一年）51歲8月23日，是《複陳購買外洋船炮折》：“購買外洋船炮，則為今日救時之第一要務。”9月5日，湘軍攻陷安慶。25日，移住安慶。11月20日，奉旨督辦四省（蘇、皖、浙、贛）軍務，其巡撫、提鎮以下悉歸節製。12月，在安慶創辦內軍械所。年底，定三路軍進軍之策：“以圍攻金陵屬之國荃，而以浙事屬左宗棠，蘇事屬李鴻章，於是東南肅清之局定矣。
1862年（同治元年）52歲1月31日，奉旨任兩江總督協辦大學士，曾國荃補授浙江按察使。2月14日，左宗棠率軍由江西入浙江。4月，李鴻章率軍抵上海。5月，曾國荃率軍進駐雨花台，會同彭玉麟的水師圍攻天京。7月18日，為借兵助剿事再疏力陳利害：“島人借助剿為圖利之計......而中華之難，中華當之”，決不能讓洋人以助剿來“蹂躪中國之土地”。9月，為死於戰亂而未及安葬的桐城儒生方東樹、戴鈞衡6人立石修墓，妥為安葬。12月，其弟曾國葆病死於雨花台湘軍大營。年底，華衡芳與徐壽父子試製成中國第一台蒸汽機，曾國藩見後，於當天日記中寫道：“竊喜洋人之智巧我國亦能為之，彼不能傲我以其所不知矣！”
1863年（同治二年）53歲1月28日，安慶軍械所造出我國第一條木殼小火輪，曾國藩登船試航後，喜而命名“黃鵠號”。5月7日，致函總理各國事務衙門，謂“洋人本有欺淩之心，而更授以可淩之勢；華人本有畏怯之素，而逼處可怯之地”，反對購買要由海軍上校指揮控製的船艦。9月，與容閎見麵，商籌建立一個可以災圃旎器的工廠。12月3日，交容閎68000兩銀赴美購買機器。
1864年（同治三年）54歲1月，派李鳳苞測量江浙外海各島嶼沙線。5月，江浙藏書遭兵動多有毀損，定刊書章程，即於安慶設書局，刊刻各種經史。6月3日，洪秀全病逝天京，其長子繼位。7月19日，湘軍攻陷天京，太平軍宣告失敗。7月，曾國藩賞加太子太保、一等侯爵。曾國荃賞太子少保、一等伯爵。8月15日，奏準裁撤湘軍25000人。10月，行轅移駐安陵。11月，奏準停征厘舍、畝捐。12月，主持修複江南貢院，補行江南鄉試，會考江南優貢。
1865年（同治四年）55歲1月，選漢唐以來各臣奏疏17首，編《鳴原堂論文》。3月，主持修葺種山、尊經兩書院。收養八百孤寒子弟，並從自己養廉銀中捐款課獎。5月26日，接上諭：率軍赴山東剿撚。6月，主持整理《王船山遣書》完稿，共320卷，交金陵書局出版。6月18日，北上剿撚之策：重鎮設防，劃河圈圍，清野查圩，馬隊追蹤。9月，經楊州、清江浦抵徐州。一路調兵布防堵圍，沿途又張榜招員。10月，將金陵製造局上遷海虹口，和李鴻章原設的炮局及購自美國人的鐵廠合並，再加容閎購回的百多部機器建成江南製造總局。12月，核定長江水師永遠章程及營製營規。
1866年（同治五年）湘軍總領曾國藩奉令進駐周家口，以欽差大臣的重權身份，督師剿撚。
曾國藩根據撚軍行蹤不定、流動作戰的特點，采用了“重點防務、堅壁清野和畫河圈圍”的對策，但最終全部失敗。後來，他在周口西至漯河建立起“沙河百裏防線”，企圖借此天塹消滅撚軍。
一天，曾國藩從《商水縣地圖》上看到曾莊、曾樓村的村名，隨修書差人送至商水城西曾莊，邀了幾個老翁赴周口議事。議事間，曾莊來人知道是曾國藩的用意是與他們認宗。這也是求之不得的事，能有這麽威武的同族親近人，曾莊人還愁什麽光不能沾到呢，於是他們齊跪在地拜見曾國藩。
宴餐三日，曾國藩隨曾莊曾氏族人至曾莊曾氏祠堂祭拜了先祖曾參肖像，又去曾氏墳塋灑酒掃墓。之後，他把一麵上書“全權欽差大臣曾國藩”的黃綢旗子留作紀念。直到解放初期，這麵黃綢旗子才被查禁銷毀掉了。
1867年（同治六年）57歲3月，在江南製造總局下設造船所試製船艦。同時擬設譯書館。5月，會同李鴻章將江南製造總局由虹口遷高昌廟，征地擴遷，規製大增。6月，補授體仁閣大學士。
1868年（同治七年）58歲4月，奉上諭改授為武英殿大學士。5月31日，至上海視察江南製造成總局。8月，奉命調任直隸總督。9月，江南造船廠試製的第一艘輪船駛至江寧，曾登船試航，取名“恬吉”。12月，抵京師，陛見那拉氏與同治皇帝。
1869年（同治八年）59歲2月27日，奏陳直隸應辦事宜，以練兵、飭吏、治河為至要。6月，奏請按湘軍製改造直隸練軍。8月，作《勸學篇示直隸士子》，提出儒學有義理、考據、經濟、辭章四科，唯義理為治學根本。12月，奏陳：“直隸清理積獄......計審結並注銷之案四萬一千餘起，《家書》 多作塵牘，為之一清。”
1870年（同治九年）60歲4月，肝病日重，右目完全失明。奏準病假一月。5月續假一月。6月，天津教案發生,奉命前往處理。7月11日，抵津。出令放告，要求津民據實檢舉揭發。23日，法國公使羅叔亞來見，要求殺天津道員、知府、知縣為法領事抵命，並以戰爭相威脅，曾國藩嚴詞拒絕。24日，奏陳：挖眼剖心，全無實據；津民生憤，事出有因。8月，奏陳：本案凶犯已拿獲九名，惟羅叔亞意欲“三員議抵”，斷難允求。府、縣本無大過送交刑部已屬情輕法重。9月，兩江總督馬新貽遇刺身亡，曾國藩調任兩任總督，李鴻章調補直隸總督。10月17日，起程南下。11月3日，六十大壽，禦賜“勳高柱石”匾額。24日，作家訓日課四條：一曰慎讀則心安，二曰主敬則身強，三曰求仁則人說，四曰習勞則神欽。
1871年（同治十年）61歲8月19日，挈李鴻章聯銜會奏《擬選子第出洋學藝折》。9月，視察水陸各營防務、訓練情況。11月抵上海。
1872年（同治十一年）62歲2月27日，領銜上奏：促請對“派遺留學生一事”盡快落實。並提出在美國設立“中國留學生事務所”，推薦陳蘭彬、容閎為正副委員常駐美國管理。在上海設立幼童出洋肄業局，薦舉劉翰清“總理滬局選送事宜”。
3月1日，時發腳麻之症，舌蹇不能語。3月12日，午後散步署西花圃，突發腳麻，曾紀澤扶掖回書房，端坐三刻逝世。是月，清廷聞訃，輟朝三日。追贈太傅，諡文正。6月25日，靈柩運抵長沙。7月19日，葬於長沙南門外之金盆嶺。次年12月13日，改葬於善化縣（今望城縣）湘西平塘伏龍山。與夫人歐陽氏合葬。
1815年（嘉慶二十年）5歲在家識字讀書。一年後入家塾“利見齋”。
1826年（道光六年）16歲春，應長沙府試（童子試），名列第七曾國藩立像。
1830年（道光十年）20歲就讀於衡陽唐氏宗祠，師從汪覺庵。一年後轉入湘鄉漣濱書院。改號滌生。
1833年（道光十三年）23歲秋，參加湘鄉縣試，考取秀才。
1834年（道光十四年）24歲春，入嶽麓書院。秋，參加鄉試中第三十六名舉人。冬，入京準備會試，途徑長沙，始與劉蓉交往。
1835年（道光十五年）25歲4月，會試落第，留京寓長沙會館讀書。
1836年（道光十六年）26歲春，恩科會試再次不第，出京返家。至長沙，與劉蓉、郭嵩燾在湘鄉會館相聚兩個月。
1838年（道光十八年）28歲會試中第三十八名貢士。試後改名國藩。殿試取在三甲第四十二名，賜同進士出身。朝考列第一等第三名，道光帝拔置第二名。授翰林院庶吉士。年底乞假返家。
1839年（道光十九年）29歲夏，出衡陽，謁杜工部祠、石鼓書院。秋，出邵陽，察訪武崗、新化、蘭田、永豐。12月，子紀澤生，離家起程赴京。本年起始作日記，持之以恒，至終不輟。
1840年（道光二十年）30歲5月，庶吉士散館，列二等十九名，授翰林院檢討。7月，得病，經歐陽兆熊、吳廷棟治療、護理，兩月始愈，三人遂成好友。
1841年（道光二十一年）31歲8月，偕倭仁往謁理學大師唐鑒，請教治學之方，檢身之要。“考德問業”，“為義理所熏蒸”。11月，任國史館協修，遍鑒前史，辨具得失。是年，喜讀胡林翼贈送的《陶文毅公文集》。寫作《裏胥》，直道民間疾苦，鞭笞腐敗吏治。
1842年（道光二十二年）32歲致力程朱之學，每日必做日課：早起、主敬、靜坐、讀書不二、讀史、謹言、養氣、保身，日知所亡、月無忘所能、作字、夜不出門。
1843年（道光二十三年）33歲4月，升任翰林院侍講。7月，欽命為鄉試（四川）正考官。8月，補授翰林院侍講。12月，充文淵閣校理。
1844年（道光二十四年）34歲8月，郭嵩燾引江忠源來見，結為師生。派充翰林院教習庶吉士。
1845年（道光二十五年）35歲10月，升翰林院侍講學士。李鴻章入京會試，以年家子投其門下受業。
1846年（道光二十六年）36歲1月，充文淵閣直閣事。自書其書舍曰：“求闕齋”。夏秋間，養病城南報國寺，與同寓劉傳瑩就漢學、宋學深入研討，知學須返本務要，“執兩用中”。
1847年（道光二十七年）37歲7月，升授內閣學士、兼禮部侍郎街。11月，欽派武會試正總裁，殿試讀卷大臣。
1848年（道光二十八年）38歲3月，子紀鴻生。10月，輯錄古今名臣大儒言論，按修身、齊家、治國三門分三十二目輯成《曾氏家訓》。
1849年（道光二十九年）39歲2月，升授禮部右侍郎。9月，署兵部右侍郎。
1850年（道光三十年）40歲4月，上《應詔陳言疏》，直揭官場“委靡因循”、官吏“畏葸”“柔靡”。“今日所當講者，惟在用人一端耳”。7月，兼吏部左侍郎。
1851年（鹹豐元年）41歲1月，洪秀全在廣西桂平金田村組織起義。5月，上《敬陳聖德三端預防流弊疏》，鹹豐帝“怒擲其折於地”欲罪之。
1852年（鹹豐二年）42歲1月，上《備陳民間疾苦疏》。7月，任江西鄉試正考官。行抵安徽太湖縣小池驛，得母訃聞，回籍奔喪。10月初抵家。太平軍出廣西、入湖南，9月攻長沙，10月取決嶽州。
1853年（鹹豐三年）43歲1月21日，接幫辦湖南團練旨。經郭嵩燾力勸出保桑梓。30日，抵長沙與湖南巡撫張亮基商辦團練。3月19日，太平軍攻占江寧，定都為天京。9月，奏準移駐衡州練兵。11月，建衡州船廠趕造戰船。派人赴廣東購買洋炮，籌建水師。
1854年（鹹豐四年）44歲2月25日，奉命率師出征太平軍。發布《討粵匪檄》。命褚汝航為水師總統、塔齊布為陸軍先鋒，統率17000人，揮師北上。5月，兵敗靖港，投水自裁獲救。7月25日，重整水陸各軍後，出師攻陷嶽州。10月14日取武昌。鹹豐帝令其部署理湖北巡撫。7天後收回成命。改賞兵部侍郎銜。12月2日攻陷田家鎮。
1855年（鹹豐五年）45歲2月12日夜，石達開總攻湘軍水營，燒毀湘軍戰船100餘艘。曾國藩座船被俘，“文卷冊牘俱失”。“公憤極，欲策馬赴敵以死”，羅澤南、劉蓉力勸乃止。
1856年（鹹豐六年）46歲7月，坐困南昌。9月2日，楊、洪內訌（天京事變）後，太平軍元氣大傷。10月，曾國藩在長募勇組建吉字營入援江西。
1857年（鹹豐七年）47歲2月27日，其父去世，偕弟國華回籍奔喪。7月，兩次上疏，請求在家終製，獲鹹豐帝準許。是年建“思雲館”。
1858年（鹹豐八年）48歲5月19日，李續賓、楊嶽斌率水陸兩軍攻陷九江。弟國華入李幕。7月13日，接上諭命其出辦浙江軍務，17日起程。8月5日，抵武昌。與胡林翼會商進兵、籌餉之策。11月15日，李續賓、曾國華死於三河之役。12月，作《愛民歌》以訓湘軍。
1859年（鹹豐九年）49歲1月，李鴻章來建昌進謁、留營襄辦軍務。是月，曾國葆改名貞幹，入湘軍，為其兄國華報仇。2月，作《聖哲畫像記》。11月，擬四路進兵之策，攻取安慶。
1860年（鹹豐十年）50歲5月，輯錄《經史百家雜鈔》26卷，“取精用宏”，“盡掄四部精要”。6月，左宗棠來營，留住兩旬，商討東南大局；奉命以兵部尚書銜署理兩江總督。7月，委授兩江總都，並以欽差大臣督辦江南軍務。10月18日與胡林翼、李續賓商籌北援之策。上疏請求帶兵北上掃夷勤王、以“雪敷天之憤”。12月，祁門大營兩度被困，太平軍距大營僅20裏，“危險萬狀”。
1861年（鹹豐十一年）51歲8月23日，是《複陳購買外洋船炮折》：“購買外洋船炮，則為今日救時之第一要務。”9月5日，湘軍攻陷安慶。25日，移住安慶。11月20日，奉旨督辦四省（蘇、皖、浙、贛）軍務，其巡撫、提鎮以下悉歸節製。12月，在安慶創辦內軍械所。年底，定三路軍進軍之策：“以圍攻金陵屬之國荃，而以浙事屬左宗棠，蘇事屬李鴻章，於是東南肅清之局定矣。
1862年（同治元年）52歲1月31日，奉旨任兩江總督協辦大學士，曾國荃補授浙江按察使。2月14日，左宗棠率軍由江西入浙江。4月，李鴻章率軍抵上海。5月，曾國荃率軍進駐雨花台，會同彭玉麟的水師圍攻天京。7月18日，為借兵助剿事再疏力陳利害：“島人借助剿為圖利之計......而中華之難，中華當之”，決不能讓洋人以助剿來“蹂躪中國之土地”。9月，為死於戰亂而未及安葬的桐城儒生方東樹、戴鈞衡6人立石修墓，妥為安葬。12月，其弟曾國葆病死於雨花台湘軍大營。年底，華衡芳與徐壽父子試製成中國第一台蒸汽機，曾國藩見後，於當天日記中寫道：“竊喜洋人之智巧我國亦能為之，彼不能傲我以其所不知矣！”
1863年（同治二年）53歲1月28日，安慶軍械所造出我國第一條木殼小火輪，曾國藩登船試航後，喜而命名“黃鵠號”。5月7日，致函總理各國事務衙門，謂“洋人本有欺淩之心，而更授以可淩之勢；華人本有畏怯之素，而逼處可怯之地”，反對購買要由海軍上校指揮控製的船艦。9月，與容閎見麵，商籌建立一個可以災圃旎器的工廠。12月3日，交容閎68000兩銀赴美購買機器。
1864年（同治三年）54歲1月，派李鳳苞測量江浙外海各島嶼沙線。5月，江浙藏書遭兵動多有毀損，定刊書章程，即於安慶設書局，刊刻各種經史。6月3日，洪秀全病逝天京，其長子繼位。7月19日，湘軍攻陷天京，太平軍宣告失敗。7月，曾國藩賞加太子太保、一等侯爵。曾國荃賞太子少保、一等伯爵。8月15日，奏準裁撤湘軍25000人。10月，行轅移駐安陵。11月，奏準停征厘舍、畝捐。12月，主持修複江南貢院，補行江南鄉試，會考江南優貢。
1865年（同治四年）55歲1月，選漢唐以來各臣奏疏17首，編《鳴原堂論文》。3月，主持修葺種山、尊經兩書院。收養八百孤寒子弟，並從自己養廉銀中捐款課獎。5月26日，接上諭：率軍赴山東剿撚。6月，主持整理《王船山遣書》完稿，共320卷，交金陵書局出版。6月18日，北上剿撚之策：重鎮設防，劃河圈圍，清野查圩，馬隊追蹤。9月，經楊州、清江浦抵徐州。一路調兵布防堵圍，沿途又張榜招員。10月，將金陵製造局上遷海虹口，和李鴻章原設的炮局及購自美國人的鐵廠合並，再加容閎購回的百多部機器建成江南製造總局。12月，核定長江水師永遠章程及營製營規。
1866年（同治五年）湘軍總領曾國藩奉令進駐周家口，以欽差大臣的重權身份，督師剿撚。
曾國藩根據撚軍行蹤不定、流動作戰的特點，采用了“重點防務、堅壁清野和畫河圈圍”的對策，但最終全部失敗。後來，他在周口西至漯河建立起“沙河百裏防線”，企圖借此天塹消滅撚軍。
一天，曾國藩從《商水縣地圖》上看到曾莊、曾樓村的村名，隨修書差人送至商水城西曾莊，邀了幾個老翁赴周口議事。議事間，曾莊來人知道是曾國藩的用意是與他們認宗。這也是求之不得的事，能有這麽威武的同族親近人，曾莊人還愁什麽光不能沾到呢，於是他們齊跪在地拜見曾國藩。
宴餐三日，曾國藩隨曾莊曾氏族人至曾莊曾氏祠堂祭拜了先祖曾參肖像，又去曾氏墳塋灑酒掃墓。之後，他把一麵上書“全權欽差大臣曾國藩”的黃綢旗子留作紀念。直到解放初期，這麵黃綢旗子才被查禁銷毀掉了。
1867年（同治六年）57歲3月，在江南製造總局下設造船所試製船艦。同時擬設譯書館。5月，會同李鴻章將江南製造總局由虹口遷高昌廟，征地擴遷，規製大增。6月，補授體仁閣大學士。
1868年（同治七年）58歲4月，奉上諭改授為武英殿大學士。5月31日，至上海視察江南製造成總局。8月，奉命調任直隸總督。9月，江南造船廠試製的第一艘輪船駛至江寧，曾登船試航，取名“恬吉”。12月，抵京師，陛見那拉氏與同治皇帝。
1869年（同治八年）59歲2月27日，奏陳直隸應辦事宜，以練兵、飭吏、治河為至要。6月，奏請按湘軍製改造直隸練軍。8月，作《勸學篇示直隸士子》，提出儒學有義理、考據、經濟、辭章四科，唯義理為治學根本。12月，奏陳：“直隸清理積獄......計審結並注銷之案四萬一千餘起，《家書》 多作塵牘，為之一清。”
1870年（同治九年）60歲4月，肝病日重，右目完全失明。奏準病假一月。5月續假一月。6月，天津教案發生,奉命前往處理。7月11日，抵津。出令放告，要求津民據實檢舉揭發。23日，法國公使羅叔亞來見，要求殺天津道員、知府、知縣為法領事抵命，並以戰爭相威脅，曾國藩嚴詞拒絕。24日，奏陳：挖眼剖心，全無實據；津民生憤，事出有因。8月，奏陳：本案凶犯已拿獲九名，惟羅叔亞意欲“三員議抵”，斷難允求。府、縣本無大過送交刑部已屬情輕法重。9月，兩江總督馬新貽遇刺身亡，曾國藩調任兩任總督，李鴻章調補直隸總督。10月17日，起程南下。11月3日，六十大壽，禦賜“勳高柱石”匾額。24日，作家訓日課四條：一曰慎讀則心安，二曰主敬則身強，三曰求仁則人說，四曰習勞則神欽。
1871年（同治十年）61歲8月19日，挈李鴻章聯銜會奏《擬選子第出洋學藝折》。9月，視察水陸各營防務、訓練情況。11月抵上海。
1872年（同治十一年）62歲2月27日，領銜上奏：促請對“派遺留學生一事”盡快落實。並提出在美國設立“中國留學生事務所”，推薦陳蘭彬、容閎為正副委員常駐美國管理。在上海設立幼童出洋肄業局，薦舉劉翰清“總理滬局選送事宜”。
3月1日，時發腳麻之症，舌蹇不能語。3月12日，午後散步署西花圃，突發腳麻，曾紀澤扶掖回書房，端坐三刻逝世。是月，清廷聞訃，輟朝三日。追贈太傅，諡文正。6月25日，靈柩運抵長沙。7月19日，葬於長沙南門外之金盆嶺。次年12月13日，改葬於善化縣（今望城縣）湘西平塘伏龍山。與夫人歐陽氏合葬。