北洋水师学堂是1880年8月19日（清
光绪六年七月十四日）经
直隶总督兼
北洋大臣李鸿章奏请朝廷，于1881年8月（清光绪七年七月）正式落成的。校址选择在天津城东八里、
大直沽东北的东机器局之旁。创办期由
吴赞诚奉旨就任天津水师学堂的总办，因身体不佳，在学堂即将竣工时，李鸿章上奏推举
吴仲翔接任天津水师学堂的总办。同年，著名启蒙思想家
严复应
李鸿章之招，自福建船政局调津任
天津水师学堂总教习。
学堂创设伊始，拟定了详细而严格的章程，对招考条件、学习期限、待遇奖惩等均做了具体规定。学堂开办一年后，学额未满，成效不很明显，招来的学生中也“少出色之才”。
李鸿章将原定章程加以修改，告示于民。改后的章程重点有两条：一是提高待遇，将原定“学生月给赡银改为月给四两”。这意味着一旦谁家有学生入选学堂，即便是八口之家其生活也就有了保障。二是加重奖赏，“此间学生若果卓有成就，本大臣定当从优奏奖，破格录用。
章程修改后，学堂面貌逐渐改观，入学者增多。学制为5年，为给
北洋水师培养海军人才，储备技术力量，学科主设驾驶和管轮两科，即轮船驾驶和轮机管理。学堂有中外籍
教习授课，英文是主科，开设的课程有地理、代数、几何、水学、热学、天文学、气候学、绘图、测量及枪炮操演、
鱼雷、机械仪器使用等。每星期两天学习中文经籍，目的是“教之经俾明大义，课以文俾知论人，沦其灵明，即以培养其根本。”课程修满后学生要上船实习，以期理论联系实际。
北洋水师学堂，是中国北方第一所海军学校。在此毕业的学生很多成为
北洋海军的骨干，不少人在
甲午海战中为国捐躯，有的成为后世名人。如现代女作家
冰心之父
谢葆璋、民国总统
黎元洪，人们熟知的著名爱国教育家、
南开大学创始人
张伯苓先生，当年也就读于天津水师学堂。在校期间，张伯苓如饥似渴地学习近代科学知识，是该学堂驾驶科最好的学生。因受近代启蒙思想家、教育家，时任学堂总办
严复影响，后来走上救亡图存、开办教育之路。
天津水师学堂给北洋水师充实了许多军事技术人才。李鸿章为此欣慰：“臣于天津创设水师学堂，将以开北方风气之先，立中国兵船之本。”1884年12月21日（光绪十年十一月初五），李鸿章专上奏折，为天津水师学堂请奖。
1900年（光绪二十六年）
八国联军入侵天津。6月17日凌晨，侵略军攻陷了
大沽口炮台，接着将大批人马开进了天津。27日早晨，以俄军为主的一支部队，倾泻无数炮弹，创建于1868年的
天津机器局随之成为战场，机器局城垣内的水师学堂连同其所在的机器局均毁于战火。至此，一座投资巨大、苦心经营30余年的机器局和经营20年的水师学堂全部毁于外国列强之手。可叹这些洋务运动的成果，本来是为抗御外敌而创立的，但它终究还是被外敌毁灭，其所在之地丧失了中国主权。先是俄军占领；继又成为法军营盘；再后来被日军盘踞；日本降伏后，又由美海军陆战队接管；直到1947年7月美军撤离，这块土地才回到国人手中。如今，这里是中国人民解放军运输学院（现
中国人民解放军军事交通学院）的所在地。早年屈辱的一页已经成为绝不可以忘怀的历史。
失陷之际，有一位名叫宗永德的清军军官，表现了极其壮烈的牺牲精神。《
天津县新志》卷十八“吏政”之四记载：候补千总宗永德“知不能守，恐火药资敌，乃挥兵卫散去，自引火药焚其库，与敌同死”。