劉銘傳為繼沈葆楨、丁日昌之後,開始大舉建設臺灣者之一。在臺前後8年,鑑於中法戰爭,與閩浙總督楊昌濬認為有必要在臺澎建立南洋海軍。後因缺錢雖不能行,但起碼也需讓臺灣能夠自守。故在光緒11年(1885)使駐臺30營兵全使用洋槍,並教戰洋法。在臺北設機械局自製槍炮,大機械所製彈藥,小機械所製子彈,另設軍械所以為彈藥之儲存。光緒12年(1886)並於澎湖、基隆、滬尾、安平、旗後等五處,借款設置砲臺,添購新砲,並購買31尊阿姆斯頓大砲及80具水雷。
並為統一戰時全臺通訊,光緒12年(1886)繼丁日昌後再架設臺南至基隆,臺南至澎湖,以及淡水至福州等水路電線,光緒13年(1887)在臺北設電報總局。且為培養通訊人才,成立電報學堂。次年又成立郵政總局,在臺設分站40多處,購小郵船2艘,分駛於臺灣各港及中國上海、福州等處。
至於鐵路,攸關海防人員之調動故極重要。原來準備以拆除的吳淞鐵路,搬運來台建造鐵路。吳淞鐵路為中國第1條鐵路,原係英國怡和洋行在光緒2年(1876)偷偷建造完成的,總長14公里。因清廷以侵犯主權為由,責成李鴻章拆除。但李鴻章不敢得罪英人,只好委由上海大亨盛宣懷,出面買下後拆除,並運送來台準備建造臺灣鐵路。可惜後因人為因素,光緒9年(1883)又運送回上海。最後運到北部,成為開平煤礦區鐵路(一二九90頁)。臺灣鐵路從基隆至新竹總計106.7公里,係劉銘傳委託英人馬迪遜及德人貝克設計並在光緒13年(1887)開工,直至劉銘傳去職後的光緒19年(1893)方才完成,花費總計130多萬兩。
這條建造時車軌只有3尺6寸,車速平均13.7公里的輕便鐵路,後來終在日本統治時因重建被拆除。由於設計時不考慮地形、地質,且遇豪強土地就任意變更路線。為省餉銀不挖隧道,環山曲折而行,所經74條木造橋樑遇雨則崩塌流失。因無信號和平交道也無月台,中途上下車須自行起跳。行車時常因缺水停駛,需驅使乘客下車找水,找到水後,又要等待煮沸成蒸氣才能行駛,造成時間極大浪費(二三○90頁)。光緒21年(1895)甲午戰爭,臺灣割給日本後,臺灣公路仍寸步難行,鐵路反成攻台捷徑。同時因建造過於簡陋,日據時期全部拆除重建。
撫番也是海防的一個重要工作。原因無他,「牡丹社」事件即說明全臺北、南、東部沿海仍有許多未歸化原住民,成為外國入侵覬覦的對象。故劉銘傳來臺後,即繼沈葆楨之後,積極撫番工作。光緒11年(1885)先帶兵撫平北部淡水一帶平埔族社。次年又親自撫平大科崁,及新竹菜甕一帶平埔族社。並派道員林朝棟及提督章高元,分別辨理中路及埔里一帶招撫工作。而副將張兆連則負責招撫後山花蓮一帶。是年,剛巧中路蘇魯番叛,他並命提督吳宏洛前往平亂。光緒11年(1885)為達撫番果效,設有「撫墾局」以林朝棟為局長。雖然,他恩威並濟招降各社,統計自光緒13年(1887)招撫生番近千社,人數二十多萬人,佔全臺人口1/10。臺省疆域因此擴大,不只沿海番社歸降。而且也在光緒13年(1887)由負責後山招撫的副將張兆連,與負責埔里招撫的章高元,東西兩向用兵,最後會師於丹社嶺,成為臺灣首度連接中橫者。可見他對撫番的努力。
雖說,有些番社未能一次就撫,繼有叛反,像光緒14年(1888)後山北路埤南呂家望社叛反,除調動本省部隊外,亦調動北洋水師丁汝昌相助,才得平息。而其姪劉朝帶,也是在光緒15年(1889)北路番叛亂時,帶兵前往征剿,不幸中伏身亡。由於撫番有成,疆域擴大,故於光緒13年(1887)8月與閩浙總督楊昌濬共同上奏,添改郡縣。以山前縱橫2、300公里只有淡水、新竹、彰化、嘉義及鳳山5縣,耳目難周,而後山延袤3、400里竟無專治人員實無道理。
故建議以岑毓英早期構想為藍本,以彰化為南北分界。光緒14年(1888)將北部定為臺北府,統轄淡水、新竹、宜蘭等三縣,及從淡水分出的基隆廳。而南部則改臺灣府為臺南府,轄治安平、嘉義、鳳山、恒春等4縣及澎湖1廳。另在彰化東北境新設臺灣府,統轄附郭的臺灣縣、彰化縣以及從彰化、嘉義間,分出的雲林縣,和從新竹西南分出的苖粟縣還有埔里社1廳,總計四縣一廳。至於東部則另設臺東直隸州,治水尾、埤南及花蓮等地。統計全臺,三府十一縣三廳一州。