曾国藩以内阁学士兼礼部侍郎衔后，又兼署兵部、工部、刑部、吏部侍郎。曾国藩的“部务”官虽属于兼署，但可以说他是一个称职的堂官。他没有因为“署理”，就得过且过，放任自己。相反，他利用每一个机会，锻炼自己的政务才能。据《曾国藩年谱》记载，“公每绾官部务，悉取则例博综详考，准以事理之宜。事至剖断无滞。其在工部，尤究心方舆之学，左图右书，钩校不倦，于山川险要、河漕水利诸大政，详求折中。”
《则例》是一种由皇帝钦定的各部办事规章，曾国藩做事有条理，于此也可以体现。此段时间由于职任日益重要，曾国藩有意培养自己的处理政事能力。从咸丰元年起，中断了数年之久的日记也恢复写作了，并按好友刘传莹所题，名为“绵绵穆穆之室日记”。每天的工作安排也渐有条理，这就是“每日自课以八事：读书、静坐、属文、作字、办公、课子、对客、复信。触事有见，则别识于其眉”。这是典型的学者型官僚的作风。曾国藩一生手不释书，是学而仕、仕而不废学的佼佼者。他的许多见识可以说得益于这种持之以恒、坚持数十年的工作不废学的方法。
在中央六部中，户、刑两部号称繁要，被称为“大部”。尤其是刑部关系命案，曾国藩“值班奏事，入署办公，盖无虚日”。即使在紧张的工作之余，他仍“手不释卷”，对于经世之务及历朝掌故更十分留意，按类别分别记录，凡十有八门。
在养成良好工作作风的同时，曾国藩遇事敢当，不推卸责任。他在审理琦善案时就表现了这种风格。琦善，字静庵，是满洲正黄旗人，深得道光帝宠信，又倚重大学士穆彰阿，因此久膺疆寄，官运亨通。琦善“性气高傲，不欲下人，才具素长，睥睨一切”，遇事接物，多用权术。在第一次鸦片战争中，他抗旨求和，以罪拟绞监候，家产全部查抄入官。《南京条约》签订后，被重新起用。道光二十九年调任陕甘总督，次年兼署青海办事大臣。琦善办理雍沙“番族”一案屡被蒙古郡王参劾，咸丰帝降旨令满洲都统萨迎阿查办。萨迎阿经过调查后向清廷奏称：琦善将雍沙番族刑求逼供，杀毙多名。咸丰帝得奏后认为琦善妄加诛戮，实属大负委任，命革职交刑部审讯。其职务由都统萨迎阿暂署。
咸丰元年（1851）闰八月，琦善回至京师，由刑部审理他在任妄杀案。由于此案重大，咸丰帝钦派军机大臣与三法司会审。三法司是刑部、都察院、大理寺的统称，刑部掌审判，都察院掌监察，大理寺掌审核。琦善自写供折千余言，称自己被萨迎阿陷害。会审人员中，大多数畏惧琦善，因而只寻微琐细事令琦善回答，实际是为他开脱罪责。还有人认为萨迎阿原奏不当。当时萨迎阿还没有回到京城，琦善以为无人对质，更加有恃无恐。这时，军机章京邵懿辰将琦善供词中的十九事逐一驳斥，审案诸公为大事化小，乃提议传萨迎阿所随带查办之司员四人，赴法堂与琦善对讯，甚至有议反坐者，这时，兼署刑部侍郎的曾国藩曰：“琦善虽位至将相，然既奉旨查办，则研鞫乃其职分；司员职位虽卑，无有传入廷尉与犯官对质之理。若因此得罚，将来大员有罪，谁敢过问者？且谕旨但令会审琦善，未闻讯及司员，必欲传讯，当奏请奉旨然后可。”由于曾国藩的力争，甚至词气抗厉，四坐为之悚动，传司员对质之事才搁置下来。咸丰二年四月，琦善革职后发往吉林效力赎罪。其他有关人员，如已革甘肃布政使张集馨，已革西宁道文桂等十余人，也被处发往军台效力赎罪。这与曾国藩的刚正不阿不无关系。此案中的琦善，倚任穆彰阿，而曾国藩是穆的门生，在审理此案中，曾国藩既显示了他熟谙朝章国故的才能，又有秉公执法的美誉。此时的清朝，赏罚不公已成恶习。曾国藩认为这也是吏治日下的缘由所在。尤其是朝臣间盘根错节，往往牵一发而动全身。因此，需要从严整饬吏治，才能扭转官场积习。在随后的上疏中，曾国藩就坚持这种意见。
就在曾国藩上书用人三策时，太平军在广西揭竿而起，并屡败清军。清廷派大学士赛尚阿南下督师。曾国藩的好友、军机章京邵懿辰认为赛素不知兵，且以朝廷重臣督师，万一失利，大失朝廷威严，因此上书称七不可，但清廷并没有采纳邵懿辰的意见，赛尚阿果然一败涂地。
清廷屡派朝廷重臣督师作战，而这些重臣几乎全部失败。这并不仅仅因为将帅不用命，甚至也不是调度无方所致使，主要是清廷的军事体制造成的。
咸丰元年三月，曾国藩上《议汰兵疏》，提出“天下之大患，盖有二端：一曰国用不足，一曰兵伍不精”的看法。
曾国藩所提出的问题，也是每个王朝处于衰落时期所遇到的共同问题：兵虽多而不用命，而且耗尽天下财富，使国用不足。两个问题因果相循，几乎难以解决。宋代、明代都是如此。
清朝的军队主要有八旗、绿营两种，被称为国家的“经制兵”，即正规军。但到咸丰初期，清朝已走过了二百多年，兵伍的问题已十分突出。曾国藩痛心地说：有的省份，兵卒以械斗为常，有的省份，兵卒以勾结盗匪为业。其他吸食鸦片，聚开赌场，各省皆然。大抵无事则游手恣睢，有事则雇无赖之人代充，见贼则望风奔溃，贼去则杀民以邀功。
对于财用不足，曾国藩说，自道光时即已捉襟见肘。道光帝每当与臣下论及开捐纳时，“未尝不咨嗟太息，憾宦途之滥杂，悔取财之非计也。”到了现在，情况更加严峻，“以天下之大，而无三年之蓄，汲汲乎惟朝夕之图”，这是何等的危险！
曾国藩说：现在财用日困，而兵不用命，二者相互影响，而乾隆四十七年增兵之事是一大关键。当时绿营兵名为六十四万，但因有“空名坐粮”六七万，即将六七万兵数的粮饷按级别摊下去，因此兵额实际只有五十七八万。这种“空粮”实际上是一种补贴，当国家财政状况好时，收到强兵之效。乾隆四十六年以后，将空额补足，兵增加六七万，每年增加支出近三百万两。当时国库充盈，普免天下钱粮已经举行四次，而户部常年存银七千八百万。当时大学士阿桂提出偶然增加不觉其多，但每年支出三百万，恐怕难以为继。统计二十余年，即多增七千多万。阿桂的建议没能被采纳。以后嘉庆、道光两次裁兵才裁去一万六千名。
因此，曾国藩提出恢复乾隆四十六年以前的定制，裁兵五万。由于一下子裁掉，恐怕有兵变，因而最好的办法是有空缺后即不再补充。则六年之内，可以完成。每年节省一百二十万，七年就会收效可观。再从当时前方作战情况看，广西有额兵二万三千，土兵一万四千，但“竟无一人足用者”。广西如此，其他各省也差不多。这是值得思考的事。裁兵的办法，也不搞一刀切，或精强之镇不动，而多裁劣营；或边要之区不动，而多裁腹地；或营制太破，归而并之；或汛防太散，撤而聚之。
曾国藩还提出，训练军队，提高战斗力还有一种成法可循，这就是举行阅兵大典。阅兵大典，本朝共举行过二十几次，由皇帝亲自检阅，外藩从观。自嘉庆十七年至今，已有四十年未再举行。凡兵以劳而强，以逸而弱。承平日久，京营之兵既不经战阵之事，又不见秋狩之典，筋力日懈，势所必然。因此他建议于三年之后，行大阅之礼。练习三年，京营必大有起色。外省营伍则求皇上先注意数处，物色将才，分布天下要害之地。但使七十一镇之中有十余镇可为腹心，五十余万之中有十余万可为长城，则缓急之际，隐然可恃。
曾国藩提出了比较成熟的改革军队训练的办法，这对他后来组成湘军有很大影响。
曾国藩上疏都有根有据，从无虚文。他上此疏时，还将乾隆朝增兵，嘉庆、道光二次汰兵之成案一并进呈，请咸丰帝发交九卿大臣们讨论实施。他的建议得到了户部的响应。咸丰二年四月，清廷发布上谕，要求各省督抚会同提督总兵等武职大员，以乾隆四十六年原额为基准，三年内裁兵四万八千名。
曾国藩对清廷赏罚不当早已不满，因此他担任侍郎后，力图扭转积习。咸丰二年，奉旨乌兰太、向荣交部严加议处，赛尚阿交部议处。曾国藩赴部会议，以军务关系重大，议处罪名宜从重者，不当比照成例。会议罢后，又专折奏请从严议处。赛尚阿最后被革职。