Trong khoảng 3 tháng ở quê nhà, ông giúp Tổng đốc Nghệ An Hoàng Tá Viêm đào kênh Sắt ở Hưng Nguyên. Truyện "Sự tích ông Nguyễn Trường Tộ" kể:

Năm Tự Đức 19, Bính Dần (1866), ngũ nguyệt (tháng 5), Bộ sai quan Tổng đốc Nghệ An là Hoàng Tá Viêm ra đào Kênh Sắt... Người viết thư cậy ông Tộ đi khám xem hình đất, thế đất, chỉ lối cho mà đào... Kênh hoàn thành, ông Tộ có làm bài thơ mừng Kênh Sắt.[21]
Ngày 17 tháng 8 năm 1866, Nguyễn Trường Tộ cùng với Giám mục Gauthier và Linh mục Nguyễn Điều tới Huế. Lần này, Nguyễn Trường Tộ được vua Tự Đức tiếp kiến ở nhà Tả Vu trong Tử Cấm thành (Huế), được hỏi han nhiều điều, và được nhà vua nghe theo.

Ngày 15 tháng 9 năm đó, phái đoàn Giám mục Gauthier và Nguyễn Trường Tộ đi tàu của nhà vua vào Sài Gòn, và ở đó chờ tàu. Trong thời gian lưu lại, hai ông đã có những cuộc tiếp xúc với Đô đốc La Grandière và Lãnh sự Tây Ban Nha để nắm tình hình theo yêu cầu của Triều đình. Sau đó, Nguyễn Trường Tộ đã có sáu bản báo cáo gởi về Huế. Qua các văn bản này, ông trình bày cho Triều đình thấy là có một khác nhau giữa ý đồ của Pháp soái (tức Đô đốc La Grandière) ở Sài Gòn và chính sách của chính phủ ở Pháp. Pháp soái thì muốn bằng mọi cách thôn tính hoàn toàn sáu tỉnh Nam Kỳ và áp đặt trên phần đất còn lại của Việt Nam một hiệp ước bảo hộ; trong khi ấy ở chính quốc, thì có nhiều dư luận chống đối các cuộc phiêu lưu quân sự ở các vùng đất xa xôi...

Trong khoảng 3 tháng ở quê nhà, ông giúp Tổng đốc Nghệ An Hoàng Tá Viêm đào kênh Sắt ở Hưng Nguyên. Truyện "Sự tích ông Nguyễn Trường Tộ" kể:

Năm Tự Đức 19, Bính Dần (1866), ngũ nguyệt (tháng 5), Bộ sai quan Tổng đốc Nghệ An là Hoàng Tá Viêm ra đào Kênh Sắt... Người viết thư cậy ông Tộ đi khám xem hình đất, thế đất, chỉ lối cho mà đào... Kênh hoàn thành, ông Tộ có làm bài thơ mừng Kênh Sắt.[21]
Ngày 17 tháng 8 năm 1866, Nguyễn Trường Tộ cùng với Giám mục Gauthier và Linh mục Nguyễn Điều tới Huế. Lần này, Nguyễn Trường Tộ được vua Tự Đức tiếp kiến ở nhà Tả Vu trong Tử Cấm thành (Huế), được hỏi han nhiều điều, và được nhà vua nghe theo.

Ngày 15 tháng 9 năm đó, phái đoàn Giám mục Gauthier và Nguyễn Trường Tộ đi tàu của nhà vua vào Sài Gòn, và ở đó chờ tàu. Trong thời gian lưu lại, hai ông đã có những cuộc tiếp xúc với Đô đốc La Grandière và Lãnh sự Tây Ban Nha để nắm tình hình theo yêu cầu của Triều đình. Sau đó, Nguyễn Trường Tộ đã có sáu bản báo cáo gởi về Huế. Qua các văn bản này, ông trình bày cho Triều đình thấy là có một khác nhau giữa ý đồ của Pháp soái (tức Đô đốc La Grandière) ở Sài Gòn và chính sách của chính phủ ở Pháp. Pháp soái thì muốn bằng mọi cách thôn tính hoàn toàn sáu tỉnh Nam Kỳ và áp đặt trên phần đất còn lại của Việt Nam một hiệp ước bảo hộ; trong khi ấy ở chính quốc, thì có nhiều dư luận chống đối các cuộc phiêu lưu quân sự ở các vùng đất xa xôi...