1874年春天，日本派西乡从道为都督，率兵侵犯台湾。台湾居民在石门与日本侵略军激战，牡丹社领导人阿禄父子等16人壮烈牺牲。日本侵略军占领牡丹社，大肆屠杀当地居民，并且建造营房，准备长久逗留。

清廷发觉事态严重，急忙任命沈葆桢为钦差大臣，全权处理台湾防务。沈葆桢调动一万大军和大批武器装备，赶赴台湾；日军进退两难。由于英、美、法等国出面“调停”，日军勒索中国白银50万两，作为退兵的条件。

日军撤退后，沈葆桢开始筹划经营台湾。那时候，台湾的土著民族大都聚居在山区；山区人烟稀少，交通闭塞，经济落后。从大陆迁移到台湾的汉族人民，大都居住在沿海平原地区。为防止汉族人民与土著民族发生冲突，清廷有令，不许汉族人民进山。要开发台湾，必须开山修路，安抚土著民族。沈葆桢上奏朝廷，请求废除汉族人民不许进山的禁令，并得到许可。沈葆桢立刻实施“开山抚蕃”的计划。

沈葆桢调动十九个营的官兵，分三路开山。北路以苏澳为起点，沿东海岸南下，经新城至花莲，全长三百多里，所开的这条山路，就是今天苏花公路的前身。南路以凤山的赤山为起点，经昆仑坳，达卑南（台东），与北路连接，全长两百多里。中路由林圮埔（云林）出发，经凤凰山，大仑溪，到璞石阁（玉里），与北路交汇，全长两百多里。由于山地峭壁深谷纵横，官兵们逢山开道，遇谷架桥，筑路工程十分艰难，再加上土著民族一时不理解开山修路的重大意义，经常袭击筑路官兵，人员伤亡很多。于是，沈葆桢采取筑垒保护的办法，步步为营，确保筑路工程的顺利进展。与此同时，他极力嘉奖有功官兵，并吸收一部分土著民族的人员做工，按工作质量付给工钱，绝不失信，取得了良好的效果。筑路工程的进展速度越来越快，只用了一年的时间，三条山路全部竣工，使台湾全岛的交通状况大为改观。接着，沈葆桢亲自率领大小官员进入山区，宣布“编户口、禁仇杀、立总目、垦番地、设番塾”等一系列抚蕃政策，鼓励土著民族开发山林，围垦荒地，并建设学校，吸引土著民族子弟学习文化。这些措施，深受土著民族的欢迎。

沈葆桢“开山抚蕃”政策的实施，使台湾东西海岸连成一气，有力地巩固了海防，同时也改变了山区交通闭塞的状况，促进 了土著民族由原始社会向农耕社会迈进，增强了土著民族与汉族移民之间的友好交往。从此，台湾政治、经济、军事、文化的面貌，焕然一新。