海防建设，是近代中国面对西方资本主义列强的挑战而面临的重要课题。两次鸦片战争改变了中国历代边防多在西北的状况，东南沿海疆域成为了近代中国国防要地。原来那种“华洋隔绝之天下”的局势，一变而为“中外联属之天下”，从而赋予了海防问题以近代的意义和全新的内容。也就是说，对外防御的对象已不再是历史上的周边少数民族以及如明代那样散股的倭寇和海盗，而是日益向外扩展殖民市场、力图按照预定设想称霸全球的西方资本主义列强。与此同时，海防问题已不再是只涉及东南沿海安全的局部问题，而是一个关系到国家独立地位和民族发展前途这一全局性问题了。进而，海防建设也不再是增加旧式“风篷”和“孤矢”，而是中国向西方学习“长技”，实现“自立”、“自强”目标的一个重要组成部分。
近代中国海防建设的一个重要内容就是建立一支近代化的海军舰队和海防基地。近代中国的海防建设虽由曾国藩发其端，由李鸿章实际主持而不断付诸实施，但丁日昌无论是在海防理论的完善上，还是在担任江南制造局总办的具体实践中，均起过不可低估的作用。
如前所述，早在1866年曾国藩就与彭玉麟专折奏请朝廷建立新式水师，以此作为预筹近代中国海军的第一步。因此，当丁日昌于1867年在预筹修约条款中提出建立三洋海军的设想后，立即受到曾氏的赞扬。正是在曾国藩的肯定和鼓励之下，丁日昌于次年拟订出《海洋水师章程》。1868年3月上旬，曾国藩在一封回复丁日昌的信函中特意嘱咐说：“至江苏水师，重在外海，昨已与阁下详晰言之，顺有复总理衙门一函，并原信俱抄呈台览。请阁下就近察看询访，详议章程，以凭会奏。”一个月以后，曾国藩又在信函中提醒丁日昌：“外海水师极为当务之急。……其外海水师改定章程，亦请阁下于两月内核定见示。”从而，在曾国藩的一再嘱咐之下，丁日昌很快改订出《海洋水师章程》供曾氏上奏朝廷。针对西方资本主义列强侵略中国的客观形势，为适应近代化轮船、海军的需要，丁日昌根据中国沿海海域的条件，将新式海防建设划分为北、东、南三个区域：北洋海军驻天津，辖直隶、盛京、山东海面；东洋海军驻吴淞，辖江苏、浙江海面；南洋海军驻南澳，辖福建、广东海面。总设大兵轮6号，水炮船10号，北、东、南三洋共计48号。每洋各设一提督，三提督半年会哨一次，“北、东、南三洋联为一气”，裁汰旧式师船，“沿海一切艇船可以废弃不用”，以所节省的经费供给这48号轮船之用。这个方案是对曾国藩有关水师建设方案的继承和发展。从而，曾国藩在是年5月下旬的信函中对丁日昌的这一方案给予了充分肯定：“外海水师，阁下统筹全局，拟建三阃”，体现了“明靖内奸，暗御外侮，举一事而数善备，实属体大思精”的特点。至于你回复总理衙门函件两封，我读过之后感到“深得要领”。然而，丁日昌的这个方案存在着某些缺陷。如他虽一再强调了三洋海军要相互联络，统一指挥，但并未为此制定出合理可行的制度来加以保证，更因清廷缺乏对海防建设的高度重视和经费的紧绌，所以这个方案在当时未能引起清廷的重视、采纳和实施。
19世纪70年代以后，国内大规模的农民起义虽被镇压下去，但因西方资本主义列强的屡屡挑衅，边疆危机日趋严重：日本“逼于东南”，俄国则“环于西北”，“外警之迭起环生，几乎每年都有”。时势迫使清廷不得不把视线投向对外关系。筹办海防、创建新式海军的问题也就逐渐被提到议事日程上来。
1874年，日本公然出兵侵犯台湾，并轻易向中国勒索到军费50万两。蕞尔岛国竟使“天朝上国”尊严扫地，清廷上下于是议论纷纷，要求加强海防建设。是年11月上旬，总理衙门向光绪和慈禧递上《海防亟宜切筹武备必求实际疏》，强调筹办海防的必要性和紧迫性，并提出“练兵”“简器”“造船”“筹饷”“用人”“持久”等诸项办法，请交滨江沿海各督抚、将军讨论。
19日，丁日昌将其在江苏巡抚任上先后拟定的《海洋水师章程》和《海防条议》加以上奏。清廷于是将总理衙门和丁日昌的条陈交沿江沿海各督抚大员以及“留心洋务”的陕甘总督左宗棠详细筹议，限在一个月之内复奏。在有关督抚的复奏中，虽然他们原则上承认“海防一事，为今日切不可缓之计”，但因思想认识水平的差异和各人所代表的利益不同，所以在具体主张上存在着较大的分歧。尤其是塞防论者左宗棠，批评丁日昌设立北、东、南三洋海军的建议不妥，即“洋防一水可通，有轮船则闻警可以迎敌。北、东、南三洋只须各驻轮船，经常查巡，自然有安稳无事之势。如果划分三洋，各专责成，则各自畛域攸分而贻误战机”。况且，三洋海军提督互不统属，与沿江沿海各督抚又不通信息，缺乏联络节制之情，所以很难收到实效。李鸿章在《筹议海防折》中，则充分支持丁日昌的主张。在肯定丁日昌提出的建立北、东、南三洋海军意见的同时，他又补充提出各洋海军都必须拥有大铁甲船两艘，做到一处有事，六只船舰相互联络，专为洋面游击之师，而以剩余的船舰依附其间，使其声势较为壮观。随后，李鸿章写信给丁日昌说：你给我的议复总理衙门六条大稿，披读再三，逐条都有切实办法，大意似与我的奏折相同，而在筹集饷精条陈内推及陆路电报、公司、银行、铁路，在用人条陈内推及农商受害，需停止实职捐输等事，则是我心中想说而未敢尽情吐露的。今天得到你的淋漓大笔写成的折稿，感到发挥尽极周照完备，虽然引起了一些人的咋舌惊异，但稍知洋务的人怎能不击节叹赏呢？
1875年初，总理衙门在综合各方面意见的基础上，根据当时的形势和各总督的专折上奏，提出了这样几方面的建议：第一，加强海防，筹建海军。考虑到财力有限，只可量力择要筹议，拟“先就北洋创设水师一军，等财力渐渐充足，就一化为三，择要分等”，并请“简派分段督办海防事务大臣两员，专理其事”。第二，请派左宗棠督办新疆军务，“饬令通盘筹划，力图进取，以固塞防”。第三，将开办海防以筹饷作为第一要事对待。拟请将粤海、潮州等关四成洋税以及江苏、浙江等省厘金，每年约400万两，分解两位督办海防事宜的大臣总收应用。这个专折得到了绝大多数王公大臣的赞同，光绪皇帝于是在是年5月30日发布上谕，正式任命李鸿章、沈葆桢二人分别督办北洋和南洋海防事宜，“所有分洋、分任练军、设局及招致海岛华人诸议，统归该大臣等择要筹议。其如何巡历各海口，随宜布置，以及提拨饷需、整顿各类税收之处，均归其细心经理”。
就这样，有识之士十来年奔走呼吁的海防建设，终于得到了清政府的重视。在这期间，除却曾国藩的开创之功，与李鸿章的鼎力争取，丁日昌在具体规划构建过程中作出的贡献也是不可磨灭的。