長州藩出身。吉田松陰に学び、高杉晋作らと英国公使館焼き打ちに参加。井上馨・伊藤博文らと共に英国ロンドンに密航、留学した。帰国後、新政府の横浜造船所の責任者となり、工部省の創設に関わる。国家建設のための工学教育の重要性を力説して、工学寮（のちの東大工学部）設立。1880(明治13)年には工部卿となった。日本の工学教育の礎を築いた。