鸦片战争后，张斯桂与丁韪良等西方传教士有着密切的交往，他曾为丁韪良所翻译的《万国公法》作序。

咸丰年间，清政府抽调沿海水师主力进入内地防堵太平军，因此造成沿海海防松懈，海盗得以横行海上，浙江漕运被迫改为海运。为了保护商船，宁波商人敢为天下先，于1854年集资购买了近代中国第一艘轮船——“宝顺轮”。张斯桂由于比较熟悉西学，被聘为船长。他指挥“宝顺轮”期间展现出卓越的军事才能，打得海盗望风而逃，于是“海气渐清，海运始通”。他具有强烈的民族意识，在掌握轮船火炮技术后，“撤退西人，自行驾驶护运”。

1856年，广东降将和葡萄牙人在宁波爆发大规模冲突。张斯桂为了宁波百姓的安宁，“往谒美国领事麦君，请其移文上海，邀一兵轮前来弹压”。

太平天国运动期间，张斯桂指挥“宝顺轮”保卫浙江，并倡议成立洋枪队，但因为与华尔产生了矛盾，他离开了“宝顺轮”，去协助李鸿章训练淮军。