自李鸿章接办天津机器局后，几经扩建，品种和产量不断增多。到1877年，产品有：黑色火药、饼药、铜帽、林明敦枪、枪弹、前膛炮弹、后膛镀铅来福炮弹、各式拉火、各式水雷。还生产锵水，轧制铜片和制造机器。由于天津机器局生产不断发展，北京神机营和朝鲜国先后派送员工到局学习制造军火技术，为此机器局专门建立了习艺厂和朝鲜馆。
1881年，天津机器局开始仿制棉药，经过两年时间，仿制成功。为形成生产能力，新建厂房30余间和棉药库一座。1887年，新建栗色火药厂，由外籍工程师约士设计，司图诺负责安装，建有汽炉房、汽机房、分磨房、压药房、筛药房、分药房等厂房。天津机器局除生产军火外，还制作过一些军舰、船舶，包括慈禧太后的游船。特别值得一题的是于1888年建造了中国第一艘潜水艇及第一套舟桥。
为制造海军使用的新式长钢炮炮弹，经李鸿章电请清政府驻英大使，从英国聘请技术人员和购进机器设备。1891年，从英国葛来可力夫工厂购进铸钢机一套，并从格林活厂购进水压机、10吨起重机和车床等设备。1893年，又从英国新南关机器公司购进西门子马丁炼钢炉全套设备，筹建炼钢厂。1895年开始出钢，并铸造钢质炮弹，至1896年，年产炮弹达1200发。1896年，还建立无烟药广，试造无烟药。北洋大臣王文韶，因见天津机器局规模扩大，品种增多，供应各方军火，单以“天津”命名不能反映它的面目，1896年1月27日，经奏准改名北洋机器局。
天津近代工业的萌芽期是开埠后的洋务运动时期。从1866年开始，受洋务运动影响，清政府在天津及周边地区逐步建立了一系列的军工产业。天津机器局是当时中国北方最早、最大的军工产业。在崇厚之后，直隶总督兼北洋通商大臣李鸿章主持天津机器制造局，使其迅速发展成为机器制造、金属冶炼、铸造、热加工、基本化学、船舶修造等规模可观的大型军工企业。天津机器局的东局子被称为当时世界最大的机器局之一。1900年八国联军侵华战争爆发，天津机器局被侵略军焚毁。天津机器局一蹶不振，直到袁世凯后来继任北洋总督才在山东德州重建新厂。
