及二百里，可以避风，可以汲水，南北联络稳便，“中国之形势，实无有逾于此者。”
此外，旅顺之特别引人注目之处，便是其优异的港口。因为它的位置约当东经的一百二十一度十五分，北纬的三十八度四十八分之间。平均温度常在十度左右，全年的雨量约为五百公厘。严冬不冻，实为一天然的良港。再加以口门向南，东有黄金山，西有老虎尾半岛，左右环抱，宛如蟹之双螯。西面较长、东面较短，两侧距离不过三百公尺。且两岸山势陡峻，不易攀登，不经口门，难以入内。口门狭小，无法容纳多舰进口。在军事上易守难攻，实可谓为北洋不可多得的国防门户。
建港的决策
旅顺建港的背景既如以上所述。可是由于建港所需费用庞大，沿海港湾众多，对于建港之事，时人颇多争论。尤其是建港位置问题，更是众说纷纭，莫衷一是。福建巡抚丁日昌主张于奉天的大连湾与浙江的南关（温州）之中任选其一；福州船政大臣黎兆棠主张借用广东的黄埔船坞；出使德国大臣李凤苞有烟台大凌湾之议。甚至李鸿章自己也未有一定的主意。由资料上显示，最初他所瞩目的海军基地乃是大连湾而不是旅顺口。此点在其光绪五年（1879）九月与总署大臣论海防时至为清楚。如谓：
“大连湾距奉天金州三十里，系属海汊并非海口。实扼北洋形胜，最宜湾泊多船。许道 钤身前曾带蚊船四只前往巡察，谓可藏风得势。明春如选募洋弁得人，拟派大员带现有蚊船轮船常往驻泊操练，以待后年铁甲购到，渐可合成一小队，为北洋一小结耳。”
同年十月十七日，与南洋大臣沈葆桢书复重申前说。谓俟在英所购四船回华之后，拟令常往大连湾巡泊。窥以鸿章之意，可能是因为大连湾在旅顺口之外，在地理位置上扼守直隶湾更具战略价值；也可能是因为鉴于英法联军之时，敌军二次都先据大连湾而后进逼大沽口，证明其地形势优越。同时，在政策来说，则亦与光绪元年三月总署所议创立北洋水师一军，“扼庙岛旅顺口之间以固北洋门户”的原意相符合。可是由于他选派英弁葛雷森（Captain Giayson）及哥嘉等人率领蚊船前往测度的结果，发现大连湾口门过宽，非有大枝水陆军相为依护，不易立足。以当时北洋的兵力而论，一时实在难以办到。因此始于次年六月改变初衷，把经营大连湾之事暂时搁置，而以全力去经营旅顺口。
旅顺口的位置既经选定，由于时局的急迫，海军的需要，建港的行动接着便也开始。首派县令陆尔发随同德员汉纳根（VonHameken）及英国海军大佐柯克（Captain Cocker）前往旅顺勘查炮台及修建船坞之所。及至接获汉纳根等的报告，即于十月决定先行修建黄金山炮台。是年十二月十四日与山东巡抚周恒祺书会对此举有明白的交代：“蚊船非炮台不能立足，旅顺之台需费十数万金，异日必成北洋一大屏蔽。该处有此一军扼扎，登州烟台敌当不敢久泊。”
次年（七年）三月，北洋水师营务处道员马建忠鉴于“旅顺口新甃炮垒，日后挑于浚口，建设船坞，为辽海之关键，亦焉北洋水师之总汇。”决定亲自前往查勘。除登山涉水周览地形之外，并向汉纳根索阅炮台图说，研究攻防战略。巡视建坞之所，察看周围形势。鸿章得其报告，对于旅顺概况更加了解，其建港计划也随之进而展开。六月二十日与船政大臣黎兆棠书。有言：
鄙意北洋各船到齐，扎旅顺口为老营，派人统率训练，稍壮势威。惟该口虽甚扼要得势，凡筑炮台，添陆军、建军械库、船坞，至少须费百万以外，一时未易就绪。”
同年十月初，他又乘于大沽验收“超勇”、“扬威”二快船之便，决定偕同署津海关道周馥，营务处道员马建忠、黄瑞兰，编修章洪钧，知府薛福成，提督周盛传、周盛休，总兵唐仁廉等文武将吏前往旅顺一行。经过一天多的详细勘察，对于该口形势所获印象至为深刻。旋将其观察所得正式向朝廷奏报，并将其建港计划一并提出。在其奏章中首言旅顺形势，谓“该口形势实居北洋险要，距登州各岛一百八十里，距烟台二百五十里，皆在对面，洋面至此一束，为奉直两省海防之关键。”继陈修建船坞炮台之利。谓其地“口内四山围拱，沙石横互，东西两湾中浤，水深二丈余，计可停泊大兵船三只，小兵船八只。内有浅滩，其口门亦有浅地，拟用机器船逐渐挖浚。目前之快船、炮船及他日购到之铁甲船皆可驻泊，为北洋第一重捍卫。其口旁黄金山高四十丈，可筑炮台，以阻敌人来路。”最后则将经营旅顺的计划提出，请求朝廷的认可：“臣前委员会同德弁汉纳根经营修筑，凿石引泉，工程已得大半。其余局厂船坞各项，当陆续筹款建造，俟炮垒告峻，再酌调陆军防护。”旅顺的建港至此方才成为政府的正式决策。
第一期工程的实施（1880—1887）
旅顺港的修建，大体上可以分为前后两个时期。第一期的工程主要的为拦水坝及防坡堤的兴建，海口的疏浚，船路船池的挖凿，澳口石岸的铺修，炮台、库房、厂房，营盘的建筑，以及排水系统，交通道路的规划与整顿等，事繁而工巨，可谓全工之中最基本最艰难的一个阶段。除于工程技术方面不得不借助于若干英、德等外籍的专家之外，其余全部计划均由中国人自己主持。前后历时七年之久，始得奠定全港修建的基础。在西方的科学先进国家看来，或不免以为微不足道。然在中国而言，以当时科学技术的落后，而能有此成就，殊不能谓非难能而可贵。
李鸿章派赴旅顺经营此一工程的人员前后计有三次。
第一次是在光绪六年（1880）之冬，奉命前往者为县令陆尔发及德员汉纳根。陆令原在北洋办理洋务，于工程殊为外行，此行主要目的乃在帮同汉纳根修筑黄金山炮台。至于汉纳根则为德国的炮台专家，他于光绪五年（1879）即经天津海关税务司德璀琳（G．Detring）之荐来华，充当鸿章的军事顾问，对于旅顺炮台工程贡献极大。
第二次是在光绪七年（1881），是时因为在英所购的“超勇”、“扬威”二快船巳于八月来华，十月初鸿章前往大沽验收，顺便前往旅顺勘查，遍览形势之后，决心在经费许可范围之内，按年将旅顺工程加以扩大。因此乃将陆尔发调回，改命海防营务处道员黄瑞兰前往旅顺设立海防营务处工程局，主持炮台及拦水坝的工作。不料黄瑞兰贪鄙无能，根本不解工程，任用私人，随意挥霍，又凭借官势不以时价购买物料。此种官僚作风，不仅引起当地民众的不满，怨声四起，且与洋员汉纳根也貌合神离，无法合作。至于工程方面，他则尤为马虎，花了将近一年的时间，耗银三万余两，表面上拦水大坝虽告合拢，可是由于其下的污泥并未全部清除，坝根基础未曾稳固，以致经常塌陷，贻患无穷。
第三次是在光绪八年（1882），是年二月鸿章以丁母忧辞直隶总督兼北洋大臣，回籍家居。直隶总督调两广总督张树声署理。六月，朝鲜内乱发生，鸿章虽然在籍，但于时局依旧密切注意。鉴于日本对韩野心，以及法国侵略越南日急，对旅顺之建港工程益发重视。首命营务处道员袁保龄周历北洋各口调查。接着并于六月三十日致函张树声，决定将“任性乖张”的黄瑞兰自旅撤回，而另委深明旅顺形势的袁保龄前往。旅顺工程自此始进入一个新的阶段。
袁保龄（1841－1889）字子久，一字陆龛，河南项城人，同治元年（1862）举人。他是咸同年间钦差大臣漕运总督袁甲三的次子，也是袁世凯的叔父。同治二年，曾经随父至皖北剿捻。五年，官内阁中书，历时十有三年。光绪七年，李鸿章以其“谙习戎机，博通经济，才具勤敏”，调赴直隶委办海防营务处。保龄幼读经史，胸怀伟略，对于洋务颇有相当的认识。对于海防问题也非常留意。至于旅顺口在海防上的重要性，他的认识尤为深刻。当谓：“旅顺为北洋第一险隘，可战可守。前有老铁山，与南北城隍岛最近，然亦四十余里之海面。若水师得力，此两山炮台水雷足以助势，敌舟无敢轻过。”又尝于是年（光绪八年）六月奉命遍历北洋各口实地勘查。归言大沽，大连、烟台，登州，威海卫诸口皆有缺点，惟有旅顺最优：“通计北洋形势，铁舰不能进大沽口，大沽是天津奇险，亦非必巨舰驻守；大连湾口门太阔，是水战操场，未易言守；庙岛两面受敌；登州舰不能进口；烟台一片平坦，形势最劣；芝罘岛、威海卫各足自守而无藏铁舰，驻大铁舰、驻大枝水师之地。……环观无以易旅顺者。”张树声、李鸿章均为其说所动。及奉命主持旅顺工程局，信念益坚。九年致书于友人云：“去年孟冬，始来旅顺，周览形胜，实为渤海第一要隘。若经营有成，得精强水军巨舰屯泊於此、西策津沽，北顾辽沈，可令环海群邦不敢以片帆相窥。”十年议海防，复对旅顺之宜于建港详加言说。谓七省海疆，延袤数千里，约而论之，扼要者不遇十余处。祟明弹丸之地，南澳则三面受敌，均非驻船胜地；台湾周岸巨浪山涌、且当风之卫，不利于泊船。其他澎湖、定海、琼州各处亦各其缺点。烟台、登州、营口、大连湾亦不利于守而仅利于战！惟有旅顺一口则不然。“论者谓西国水师建阃择地，其要有六。水深不冻，往来无阻一也。山列屏峰，可避飓风二也。路连腹地，易运糗粮三也。近山多石，可修船坞四也。口滨大洋，便于操练五也。地出海中，以扼要害六也。合此六者，海北则旅顺口，海南则威海耳。两地相去海程二百数十里、扼渤海之冲，而联水陆之气，此固天所以限南北也。若攀数百万之费经营两口、筑堤浚澳、建船坞、营炮台，设武库，数年以后，规模大备。”
保龄自光绪八年（1882）十月赴旅总办北洋旅顺营务处工程局，至光绪十三年（1887）十一月旅顺船坞交由法国公司包办，前后五年犹多，上述旅顺建港的诸多重大工程皆于其手中先后完成。由于工大事繁，不论在人事、经费与工程技术等方面均曾遭遇到无数的困难。卒赖其赤诚、定见与魄力始得一一克服。
在人事上：保龄虽为李鸿章礼重，然究非其亲信或旧部，设非取得其信任与干部协助，不仅在工作方面难以顺利开展，在人事方面也不易和谐相处。因此乃于受命之初，即请鸿章允以天津军械所总办刘含芳与之会同筹办。同时并请津海关道周馥代主施工。此一安排证明相当收效，数年之间，各方面均能合作无间，情感非常融洽。在工程局人事方面，他则实行大刀阔斧的改革，将前任时代所留下来的属员尽行辞退。仅留“憨直朴勤、最为翘楚”的副将侯得胜一人。其他服役人等冗食耗蠢者将近四百人，则悉数予以遣散，每月节省帑金千余两。同时又“裁汰长夫、惩办百长。”因之，气象顿然为之一新。最令他头疼的便是高级助手的难得，在人浮于事、官僚成习的社会风气 之下，要想物色一些热心做事、勇于负责的人员巳属不易；如欲觅得若干特别的工程技术人材，更是困难万分。可是在他虚心访求之后， 终于网罗了一批廉洁认真，任劳任怨的干部，如久历河工、果敢明决的王仁宝（�