光绪二年冬，一艘轮船从上海起锚，驶向伦敦。五十八岁的郭嵩焘是朝廷派出的第一位驻英公使，后来又兼使法国。马嘉理案之后，这个差使人人避之唯恐不及，出洋在士大夫眼里近乎事鬼，他应了。到伦敦后，他把沿途数十天的日记整理出来，从香港、新加坡到苏伊士、伦敦，写西洋的学校、议会、工厂、监狱、医院，也写沿途所见的中国积弊，题名《使西纪程》，抄了一份寄回总理衙门。
总署把它刊刻出来，原想让同僚周知外情，不料成了一场风暴。翰林院编修何金寿上章弹劾，说他对外国多有夸饰，对中国常怀讪谤，是用夷变夏，湖南同乡甚至耻与为伍，省城张贴告示骂他勾通洋人。有人奏请销毁书板，这部书终遭毁板禁行。他在伦敦照样去议会旁听辩论，去牛津、剑桥看学堂，去工厂看机器，日记里写西洋立国之本在朝廷政教、在士民学问，不在船坚炮利。
首批留洋的海军学生到英，他一一接见，看中年纪最小的严复，常召这个少年到使馆谈中西学问，结为忘年交。光绪四年他还兼驻法国，赶上巴黎世博会，他跑遍各国展馆，看电报、看铁路、看新式织机，在日记里一一记下。他又最早向朝廷建议在华民聚居的南洋各岛设领事护侨，说洋人能来中国设官，中国为何不能往他们属地设官；这些见识，在国内都成了罪状。
副使刘锡赫本是他举荐，到任后却处处与他作对，连参多款，说他在巴西国王莅英时擅自起立、围洋人皮袄听戏、怨谤朝廷。光绪五年，他被召回，称病还乡，船到长沙，湘阴的官绅竟不许他的轮船靠岸，骂名一直跟到家门口。
此后十余年他蛰居湖南，在长沙开设思贤讲舍，讲求经世之学，又主持禁烟公社，劝乡里戒食洋烟，日记照写，洋务照谈，他说士大夫怙其所安、虚侨以张气焰，自己却不能因为众人都醉便也装醉，与身边的空气格格不入。他早年随曾国藩办团练、署理过广东巡抚，去世前连按例赐谥立传的恩荣也没得到，李鸿章等人奏请，朝廷以其出使书籍颇滋物议为由，不准。
他给自己的照片题过两首小诗，收在《养知书屋诗集》里，其中一首说自己傲慢疏慵却不失本真，又自信千年百代之后，自有人识得世间有过这样一个人。光绪十七年他病逝，年七十三。身后九年，庚子年里还有人上奏请戮他的尸以谢天下。他回乡后仍爱谈洋务得失，每有不平便写进日记，至死不删，又断言日本学习西法必有成效、日后必为中国大患，甲午年的炮声响起时，他已在地下三年。时间最终站到了他这一边。
❝流传百代千龄后，定识人间有此人❞