1874年春天，日本派西鄉從道為都督，率兵侵犯台灣。台灣居民在石門與日本侵略軍激戰，牡丹社領導人阿祿父子等16人壯烈犧牲。日本侵略軍占領牡丹社，大肆屠殺當地居民，並且建造營房，準備長久逗留。
清廷發覺事態嚴重，急忙任命沈葆楨為欽差大臣，全權處理台灣防務。沈葆楨調動一萬大軍和大批武器裝備，趕赴台灣;日軍進退兩難。由於英、美、法等國出面“調停”，日軍勒索中國白銀50萬兩，作為退兵的條件。
日軍撤退後，沈葆楨開始籌劃經營台灣。那時候，台灣的土著民族大都聚居在山區;山區人煙稀少，交通閉塞，經濟落後。從大陸遷移到台灣的漢族人民，大都居住在沿海平原地區。為防止漢族人民與土著民族發生衝突，清廷有令，不許漢族人民進山。要開發台灣，必須開山修路，安撫土著民族。沈葆楨上奏朝廷，請求廢除漢族人民不許進山的禁令，並得到許可。沈葆楨立刻實施“開山撫蕃”的計畫。
沈葆楨調動十九個營的官兵，分三路開山。北路以蘇澳為起點，沿東海岸南下，經新城至花蓮，全長三百多里，所開的這條山路，就是今天蘇花公路的前身。南路以鳳山的赤山為起點，經崑崙坳，達卑南(台東)，與北路連線，全長兩百多里。中路由林圮埔(雲林)出發，經鳳凰山，大侖溪，到璞石閣(玉里)，與北路交匯，全長兩百多里。由於山地峭壁深谷縱橫，官兵們逢山開道，遇谷架橋，築路工程十分艱難，再加上土著民族一時不理解開山修路的重大意義，經常襲擊築路官兵，人員傷亡很多。於是，沈葆楨採取築壘保護的辦法，步步為營，確保築路工程的順利進展。與此同時，他極力嘉獎有功官兵，並吸收一部分土著民族的人員做工，按工作質量付給工錢，絕不失信，取得了良好的效果。築路工程的進展速度越來越快，只用了一年的時間，三條山路全部竣工，使台灣全島的交通狀況大為改觀。接著，沈葆楨親自率領大小官員進入山區，宣布“編戶口、禁仇殺、立總目、墾番地、設番塾”等一系列撫蕃政策，鼓勵土著民族開發山林，圍墾荒地，並建設學校，吸引土著民族子弟學習文化。這些措施，深受土著民族的歡迎。
沈葆楨“開山撫蕃”政策的實施，使台灣東西海岸連成一氣，有力地鞏固了海防，同時也改變了山區交通閉塞的狀況，促進 了土著民族由原始社會向農耕社會邁進，增強了土著民族與漢族移民之間的友好交往。從此，台灣政治、經濟、軍事、文化的面貌，煥然一新。