Với Giáo hội mà ông là con chiên, ông đã để lại hai công trình, nói theo ngôn ngữ bây giờ là rất hoành tráng: đó là Tu viện dòng thánh Phaolô ở Sài Gòn, năm 1864, và Nhà chung Xã Đoài ở Nghệ An sau năm 1868 mà ông là Kiến trúc sư, chủ trì việc xây dựng. Đóng góp cho quê hương, ông để lại một công trình giao thông - thủy lợi là Thiết cảng (kênh Sắt), năm 1866 theo thư mời giúp của Tổng đốc Hoàng Tá Viêm, nhằm khai thông con đường thủy từ sông Cấm ra Vinh, bây giờ gọi là kênh Nguyễn Trường Tộ. Nhưng đáng kể hơn cả là phương diện trí tuệ, ông đã để lại những ý tưởng mới mẻ, sắc sảo, toàn diện cho việc canh tân một đất nước còn chìm quá sâu trong tình trạng phong kiến bảo thủ, lạc hậu, đang trong nguy cơ mất dần trước sức mạnh của thực dân phương Tây.
Vậy cái gì là nguyên cớ, là động lực cho Nguyễn nghĩ và làm được như vậy? Một sức nghĩ thật phi thường, thật hơn người, ở một người vốn có nhân thân - gốc tích và hành trạng đầy khó khăn và rủi ro. Và với mục tiêu không phải là công danh cho cá nhân, là miếng đỉnh chung giữa triều đình, mà là sự tồn vong của đất nước. Là lòng yêu nước, mà dẫu là người của Thiên chúa giáo - ông vẫn không lúc nào quên mình là người của một quê hương, một xứ sở.
Một lòng yêu nước không thể biểu lộ như các nhà Nho trước ông, và cùng thời với ông, bởi lý lịch xuất thân và chỗ đứng của ông là khác. Từ những chỗ khác đó mà lịch sử đã có những ứng xử và đánh giá về ông như một cas (trường hợp) đặc biệt. Và ông đã qua đời trong tâm trạng thất vọng và thất bại, vì nước là không thể cứu sau mọi lùi bước của triều đình và lấn tới của thực dân; và ý nguyện canh tân là không thực hiện được.
Không là quan chức của triều đình mà là người của Thiên chúa giáo, với lịch sử thâm nhập vào Việt Nam là đi cùng hoặc đi trước các thuyền buôn, và về sau là chiến thuyền, nên bị chính quyền cả Đàng Trong và Đàng Ngoài kỳ thị, cảnh giác, rồi xua đuổi, cấm đoán mà trở thành Tả đạo, thế nhưng Nguyễn Trường Tộ vẫn không gặp quá nhiều khó khăn trong giao thiệp, đi lại; vẫn được triều đình tiếp đón, nhận đơn và giao việc; và được nhân dân quê hương gọi là Trạng Tộ. Là người của Tả đạo mà lại có thể ôm ấp tinh thần yêu nước, và sớm biết nhìn ra chỗ yếu kém, thất thế của dân tộc để biết cách nâng lên sức tự cường, thoát ra khỏi tình thế khó khăn liệu có là hiện tượng bình thường trong con mắt của hai phía trong một cuộc giao tranh sinh tử về ý thức hệ và về lực lượng?
Đây là chỗ làm nên nét đặc thù trong bản lĩnh và bi kịch của Nguyễn Trường Tộ. Không thấy nói ông đã thực hiện được gì có ích cho phía thực dân, ngoài việc làm thông dịch và soạn các văn bản trong giao thiệp giữa hai phía, và có lúc ngay cả việc đó ông cũng trốn tránh; là việc giúp đỡ Cố Gauthier trong cai quản giáo xứ Xã Đoài và trong các cuộc đi ra nước ngoài. Còn về phía triều đình, thì theo như nội dung các điều trần, ông đã rất lo lắng trước các sự kiện xảy ra từ sau khi Pháp bắn vào Đà Nẵng; và vào mấy năm cuối đời đã có sự trù liệu phương kể cùng triều đình để lấy lại 6 tỉnh bị mất ở Nam Bộ như trong di thảo số 40, gửi ngày 9-2-1871.
Từ một số bài thơ cảm tác của Nguyễn Trường Tộ ta cũng có thể ít nhiều biết được một ít tâm sự của ông. Qua Hoành Sơn (nhiều lần), ta đọc được niềm vui của ( ông khi giang sơn được nhất thống, và tấm lòng của ông với đế đô:
Thủ địa tích tầng Nam Bắc hận
Hân kim nhất thống Bắc Nam bình
Nguy quan túc tráng sơn hà sắc
Tuyệt lãnh trung phân vũ trụ hình
Chiến lũy dĩ tàn lưu cổ tích
Ngự bị trường tại tác sơn linh
Hành nhân mạc thán đăng lâm khổ
Quá thủ ưng tri cận để thành
(Này đất từng ghi Nam Bắc hận
Mừng nay thống nhất cảnh thanh bình
Nguy nga tráng lệ màu sông núi
Tuyệt đỉnh chia đôi vũ trụ hình
Chiến lũy đã tàn lưu cổ tích
Ngự bia còn đó dấu uy linh
Người đi xin chớ nề gian khổ
Qua khỏi đây rồi thấy để kinh)
(Bản dịch của Lê Thước)
Vào Gia Định (vài lần) trước cảnh quan non sông bỗng dưng khác lạ (xuất hiện nhà Tây, tàu Tây) Nguyễn từng bùi ngùi trước câu hỏi: Ai là người làm chủ? trong bài Cần Giờ phong cảnh:
Nhân gia lao lạc tạp Tây triều
Nhất vọng binh lâm trấn hiểu yên
Sơn khởi tam phong hồi hải ngạn
Đăng cao nhất trụ dẫn dương thuyền
Quan hà điện định nhưng y cựu
Cảnh sắc thương mang dĩ bất tiền
Như thử giang sơn thùy thị chủ
Yếu tương tình sự vấn chi thiên
(Nhà dân lác đác phía trời Tây
Rừng thấp bạt ngàn tỏa khói mây
Núi dựng ba tòa quanh bãi biển
Cảnh sắc rõ ràng đã đổi thay
Đất nước sơn hà ai đấy chủ?
Biết đem tâm sự hỏi Trời thôi!)
(Bản dịch của Lê Thước)
Và trước ngày mất, đó là sự xót xa khi nhìn lại cả một đời bôn tẩu và lao lung suy nghĩ, mà không thấy có kết quả gì:
Nhất thất túc thành thiên cổ hận
Tái hồi đầu thị bách niên thân
(Một bước sa chân hận thành muôn thuở
Ngoái đầu nhìn lại thân đã trăm năm)
(Băng Thanh dịch)
13 năm sau ngày Nguyễn Trường Tộ qua đời, với Hiệp ước Patenôtre, Việt Nam hoàn toàn mất chủ quyền. Nhưng cuộc chiến giành lại chủ quyền đã mất vẫn còn diễn ra hơn 10 năm sau cho đến khi kết thúc phong trào Cần Vương. Rồi phải chờ ngót 10 năm nữa mới đến phong trào Duy Tân. Và chỉ đến phong trào Duy Tân thì những ý tưởng có giá trị soi sáng của Nguyễn Trường Tộ mới được khơi dậy trong Văn minh tân học sách, và được đẩy cao hơn, cụ thể hơn trong bầu nhiệt huyết của Phan Bội Châu và trong trí tuệ tỉnh táo của Phan Chu Trinh, quyết đưa dân tộc vào quỹ đạo một cuộc canh tân, với hai mục tiêu: Văn minh và Dân chủ.
