广东香山南屏乡(今属珠海)人。号纯甫。1841年(道光二十一年)入澳门马礼逊学堂,1847年由美国教士勃郎资助,赴美留学。后考入耶鲁大学,1854年(咸丰四年)毕业,为我国毕业于美国高等学府的第一个留学生。次年回国,先后在广州美国公使馆、上海海关等处任职,后为上海宝顺洋行经营丝茶。1860年至天京(今南京),曾向太平天国干王洪仁玕提出新政建议,未被采纳。1863年(同治二年)入曾国藩幕,为筹办江南制造局,赴美国购买机器。1868年向清政府建议,组织中国合资汽船公司,选派留学生,开矿产、筑铁路,禁止教会干涉人民诉讼等。1872年起,受命选派幼童分四批赴美留学,任留美学生监督、驻美副使。1898年曾投身维新变法,与康有为、梁启超频繁接触。戊戌政变后避居上海租界。1900年在上海参加唐才常等组织的“中国国会”,任会长。因遭清廷通缉,出走香港。1902年后赴美定居,同情革命。1912年4月21日病逝。著有《西学东渐记》等。