在清政府的精心安排下，陈兰彬被任命为“幼童出洋肄业局”的监督，容闳为副监督。陈兰彬担任正监督一职是由丁日昌推荐，曾国藩、李鸿章首肯，总理衙门同意，最后由皇上谕旨而选定的。
丁日昌没有推荐容闳担任正职，是基于新生事物必然会遭到阻力的考虑。容闳西式教育的背景可能招致顽固派官僚的非议和攻击，而陈兰彬的翰林身份，“可以稍杀阻力”，加上，陈兰彬当时正担任江南制造局总办兼上海广方言馆的总办，平时又好谈西学，具有洋务思想，亦有洋务实践，是一个各方面都易于接受的人物。容闳在回忆录中讲述当时丁日昌推荐陈兰彬的看法：
推荐陈兰彬的理由是，他是正途出身的学者，而且又是翰林，在他的协助下推进我们的工作避免一些阻力，比我单枪匹马地去干，要方便得多。因为我这个教育计划的基本原则和宗旨与中国原有的教育理论是相抵触的。同时，中国政府的保守思想极为牢固，一旦招致他们的反对，我的教育计划轻而易举地就会被毁灭。 容闳：《我在美国和在中国生活的追忆》，第102页。
丁日昌已看到问题的本质，留学事业是创举，必然会遭到来自顽固派的阻力，这样的安排，主要为了减少压力和阻力，使留学计划顺利进行。听完丁日昌的分析后，容闳极为佩服丁公“思虑周密”。
翰林出身的陈兰彬担任正职是必然的，因为这是“正统”，但留学生初出国门，必须找熟悉美国，热心留学教育的人帮助，当然非容闳莫属了。李鸿章谈到两人所长时说，陈兰彬“老成端谨，中学较深”；容闳“熟谙西事，才干较优”。这样的人事安排正好互相平衡、互相牵制。曾国藩和李鸿章向朝廷介绍两位人物时，他们说：“奏调来江之四品衔刑部候补主事陈兰彬，夙抱伟志，以用世自命，挹其容貌，则粥粥若无能，绝不矜才使气，与之讨论时事，皆能洞烛机微，盖有远略而具内心者。”他们肯定陈兰彬对事物能洞烛机微，盖有远略而具内心者。又说：“运同衔江苏候补同知容闳，前在花旗等处最久，而志趣深远，不为习俗所囿，同治二年，曾派令出洋购买机器，该员练习外洋风土人情，美国尤熟游之地，足以联外交，而窥秘钥。” 《李鸿章全集》第2册，第850-851页。这里又肯定容闳对美国和西洋风情的熟悉和了解，懂洋务、懂外交，是带领幼童赴美的极佳人选。在曾国藩和李鸿章看来，两人如果能密切配合，是合适的合作者。一个是中国科举制度培养出来的人才，懂得传统文化，懂得国情；一个是从外洋回来，了解西方文化，熟悉美国国情。在两人之间完全可以取长补短。奏中亦指出：“所有驻洋及在沪两局，中外大小事件，由陈兰彬等互相商办，各专责成。”《李鸿章全集》第2册，第851页。但是，事与愿违。在事态发展的过程中，两人在一些问题上产生矛盾和摩擦，容闳对陈兰彬的偏见越来越深。
容闳在其回忆录中，一开始对陈兰彬的印象还可以。在天津的时候，容闳已在丁日昌的介绍下认识陈兰彬。陈兰彬的好友李兴锐在日记中也记载容闳来天津时，他和陈兰彬一起去探望容闳的事，李兴锐认为容闳不如陈兰彬那么好相处。容闳对陈的初步印象还是不错的。他说：“我和他素昧平生，而今后将是推行教育计划的合作者。显然他是乐于离开北京的，他沉抑于刑部主事已二十年，终身未得升迁，在其他方面也没有任何成就，更不精于世道。他为人谦恭和蔼，颇有书生气，只是过于谨小慎微，缺乏责任感。” 容闳：《我在美国和在中国生活的追忆》，第103页。这里包含了容闳对陈“谨小慎微，缺乏责任感”的忧虑。在容闳眼里，陈兰彬所以乐于带幼童出国，是希望离开干了二十年而又默默无闻的主事工作，想在别的地方寻找发展的机会。在容闳的笔下，陈兰彬似乎是个惟利之徒，既碌碌无为又胆小慎微。由于资料的缺乏，长期以来学术界也受到容闳这本小册子的影响，认为陈兰彬是无能之辈。其实这是天大的误解。首先是容闳的《西学东渐记》写于1909年。容闳写书时由于留学生的中途撤回，容闳把一切怨气都发泄在陈兰彬等人身上，当然也存在一些偏见。其实陈兰彬从入曾国藩幕府，到办洋务的事迹看，陈兰彬并非昏庸之辈，也非过着平淡无奇的生活。他干事认真，处理稳沉，淡泊名利，都为时人留下好评。其次，在他带领幼童出国之前，他已经是曾国藩得意的幕僚之一，经常给予重任，出国之前已经是办洋务的干才。正是陈兰彬本人的实力，使曾国藩、李鸿章等人认同他是出洋肄业局监督的理想人物。
接受任务后，陈兰彬积极筹备出国事宜，筹划留学章程、计算出国经费、招募学生等等具体的事。李兴锐在同治九年十一月十一日（1871年1月1日）的日记里曾记载：“夜，与荔秋算出洋经费。” 《李兴锐日记》，第52页。不过，在落实留美教育计划时，关于幼童赴美的课程安排问题上，曾国藩一再提醒这位中学基础深厚的翰林，要摆正中学和西学的位置。同治十年三月初一（1871年4月20日）曾国藩在给陈兰彬的信中说：
幼童赴洋学习须通汉文，阁下定课经史为主，旁及会典律例，求为有用之学，每日习夷技后酉戌之间即礼拜日另为督课汉文，自是善策。第以西法精奥，必须专心致志，始克有成。汉文之通否，重在挑选之际先行面试一二，以决去留，此后只宜专学洋学。耳不两听而聪，目不两视而明，未可因兼课汉文而转荒洋业也。各童涉洋船价，每人往还须增二百余两，又教习华人须增员额，讲授年限须增岁月，统计应增经费不少。俟与总署函商妥筹，并请用鄙人及李相名拟一公函稿致总理衙门，专商此事。附开章程单，便中将稿寄阅为荷。
沪关二成税内现正制器造船，规模日拓，费用日多，岂能再作幼童出洋之费？将来必当另行设法筹济。 《曾国藩全集》书信（十），第7362页。
他认为，抓幼童的中学基础是善策，但在挑选时就要选基础好的学生。出国后就“只宜专学洋学”。他用“耳不两听而聪，目不两视而明”的道理，说明在美国就要以西学为主，“未可因兼课汉文而转荒洋业”。这是非常好的忠告，可惜的是，陈兰彬未能遵照曾国藩的话去做，由于其文化观的局限，他过分强调中学的重要，没有摆正中西学的位置，也造成日后与副手容闳的矛盾，甚至导致学生提早撤回的悲剧。
与陈兰彬关系密切的薛福成也支持幼童留学这一新鲜事物。薛福成与陈兰彬曾在曾国藩的幕府下工作，两人关系很好，薛氏视陈兰彬为“硕德”一类的师辈人物。1872年，在陈兰彬出发前，薛福成自称“与先生相知也久，于其行，不能无言以赠”，于是特作《赠陈主事序》一文，以表其依依惜别之情。薛福成不愧为思想家，见多识广，具有宏才大略。一篇序写得很有气魄，从世界的变化、中国的变化，尤其是泰西的变化，从中谈及中国必须变，应该学习外面所长，以取长补短。他也高度评价陈兰彬率领幼童出国“欲为中国建无穷之业”的雄心壮志。
薛福成的《赠陈主事序》反映了他的变革思想，也论证变革与留学的关系。他认为，派幼童赴美留学正是变革的产物。《赠陈主事序》分两大部分。第一部分从世界的变化，西方列强东侵，讲到中国的对策，说明中国派遣留学生赴美国学习的意义。文章一开头便曰：
天地之变，递出而不穷者也。有大智者烛幽阐微，与时推移，以御厥变，则天下被其休。否则瞢无适从，敝敝焉执故常之见，以与世变相遌，而变乃环起而不可止。自有天地以来，清淑纯灵之气之所郁积，神圣君师之所经营而垂法，恒在中国。其外去中国益远，则纪载有所不及详焉。庄生有言：“六合之外，圣人存而不论；六合之内，圣人论而不议。”夫圣人之智，岂不能闳览而遐瞩哉？盖其时舟车有所不通，重译有所不达，幸而荒邈隔绝，不必凿空骋奇，俾外人抵隙以入。譬之人，理其一心，而百体顺从，不令自应。中国者，天地之心也。变之未至，圣人历能防也。然而天下之生民已久，机巧日以繁，而风气日以辟，势之所至，变且随之。国家德威远暨，北穷大漠，西跨葱岭。凡昔苗、蛮、貉、羯、羌、回之族，能为中国忧者，皆囊括而箠使之。边圉之益斥，已大变于古矣。丁凤麟、王欣之编：《薛福成选集》，第45页。
他指出天地在变，大智的人必然顺应变化的潮流，才能造福于人类，如果违抗历史潮流，只能使事态变得更加不可收拾。他尤其指出泰西的变化更是日新月异，中国应该急起应对。他在文中写道：
近者泰西诸国，竞智争雄，器数之学，日新月异。其权至能制御水火，驱驾风电，恃其飙锐，逴数万里，瞰我中国。中国震于所不习，罔知所措。其始佥议驱攘，地广师疲，辄为所乘，得势益逞，征求无厌。中国欲力与之轧，则群敌联盟，协以谋我；欲严与之绝，则备多力分，难以持久。于是议立约章，岁益加增。濒海之冲，设关互市，通都下邑，广传彼数。时则华戎错沓，动生衅尤，浸灵蔓延，厥忧未艾。而彼诸国方乘时逐利，牵率以至，浩乎如大江洪河之东注于海，终古不可复分。 丁凤麟、王欣之编：《薛福成选集》，第45-46页。
薛福成敏锐地察觉到，西方列强“竞智争雄，器数之学，日新月异”，其科技的发达，“能制御水火，驱驾风电”，从而“得势益逞”，向外扩张，用武力砸开中国的大门，迫使中国“议立约章，岁益加增。濒海之中，设立互市，通都下邑，广传彼教”。其他列强纷纷效尤，“乘时逐利，牵率以至”。面对西方列强东侵中国的形势，中国应去己之所短，夺彼所长，掌握自强之术：
此殆天地自然之势，虽天地不能自为主也。变之骤至，圣人所不能防也。虽然，中国之变已亟矣，为政者将谋善其后，则不可无御变之道。今之士大夫，习闻春秋攘夷之说，颇疑海外绝域，非儒者所宜道。其尤者深膑太息，以谓中外交接之事，宜一扫刮绝去，援引古昔，用相訾謷。夫疾疢之在身，暴客之伺睨而入室，人孰不惆焉恶之哉？恶之益笃，则不能不储药石，戒守备，以蕲所以自全者。今讳疾而迁忌于医，甚寇而不知所以御之，吾恐变患之无穷期也。夫变已深而抗之过激以偾事者，燥也；坐视而不豫为之谋者，玩也；欲求御变之道，而不务知彼知己者，瞀也。方今海外诸国，力与中国竞者，曰英，曰法，曰美，曰俄，曰德；其他往来海上，无虑数十国。中国之情状，彼尽知之矣。而其炮械之精，轮舰之捷，又大非中国所能敌。中国所长，则在秉礼守义，三纲五常，犁然罔歝。盖诸国之不逮亦远焉。为今之计，莫若勤修政教，而辅之以自强之术。其要在夺彼所长，益吾之短，并审彼所短，用吾之长。中国之变，庶几稍有瘳乎。 丁凤麟、王欣之编：《薛福成选集》，第46页。
既然当前的国际形势是具有“制御水火，驱驾风电”本领的西方列强，大肆向弱小的国家和民族扩张，“乘时逐利”东侵中国。面对这一趋势，中国也是该变的时候了，当政者应该“谋善其后”，想出“御变之道”。不要遵循“春秋攘夷之说”，夜郎自大，闭关自守拒洋人于国门之外，也不要讳疾忌医，否则必然其患无穷。面对英、法、美、俄、德等列强和竞争者，中国必须知己知彼，知道自己的长处和不足，做出妥善的决策。薛福成认为，西方的长处是“炮械之精，轮舰之捷”，这正是中国的短处；中国的长处是“秉礼守义，三纲五常”。鉴于此，他提出：“为今之计，莫若勤修政教，而辅之以自强之术。其要在夺彼所长，益吾之短，并审彼所短，用吾之长。”在这里薛福成表达了学习西方长处的主张。当然他的分析亦有局限的一面，他将西方长处局限于坚船利炮，把中国纲常礼教视为中国的长处。希望中国学生保护纲常礼教，学习西人的坚船利炮，没有能脱离“中体西用”的教学范式。
《赠陈主事序》第二部分赞扬陈兰彬敢于承担重任的勇气。文曰：
同治十一年春，相国毅勇侯曾公，肃毅伯李公，奏遣刑部主事陈先生兰彬荔秋率童子若干人，出赴亚墨利加，究习西学，期以十九年来旋。先生年已逾艾，毅然无难色。盖先生兼文武才，而识闳气沉，欲为中国建无穷之业，其素志也。他日勉诸童子卒业而归以传中国，并识诸国形势风俗性情之所宜，而知所以御之。纵收效不于其躬，后之人必有享其成者。抑予更有言者，先生所携皆童子，童子志识未定，去中国礼义之乡，远适海外饕利朋淫腥膻之地，岁月渐渍，将与俱化。归而挟其所有以夸耀中国，则弊博而用鲜。为之傅者，其必有逆睹其弊而善为防闲者邪。然则先生此行，务毕究洋人之所长，更善察洋人之所短可也。予与先生相知也久，于其行，不能无言以赠。故叙其臆见如此，而于远行惜别之情，则从略焉。知先生不以此为苦也。 丁凤麟、王欣之编：《薛福成选集》，第46-47页。
薛福成以“先生年已逾艾，毅然无难色”称赞陈兰彬虽年岁已高，仍然乐于肩负重任，志在必行，以“兼文武才”、“识闳气沉”的颂词，肯定陈兰彬的学问和品行；又以“欲为中国建无穷之业”来表达陈兰彬的志向。
薛福成作为陈兰彬的挚友，他提醒陈兰彬要防止幼童西化的倾向，这个意见提得好，因为童子离中国礼义之乡甚远，很容易忘记中国的传统文化。同时，他寄语陈兰彬，要深入“究洋人之所长”，“更善察洋人之所短”。也就是说，要全面、客观看待美国，既要看到长处，又要看到短处。《赠陈主事序》不是一般的临别赠言，它反映了那个时代一位封建士大夫对留学教育的热情支持，蕴含着朋友对陈兰彬执行指令完成任务的忠告。出国前，陈兰彬也向李鸿章表示：“必可如约往返”， 《李鸿章全集》第6册，第3514页。表明陈兰彬对监督幼童留美充满信心。
综上所述，在选择出国人才的时刻，曾国藩以陈兰彬参与各种洋务事业，既有洋务思想，又有实践的历练，而且兼有冷静、沉实的品格，最终选上了他。李鸿章也看好陈兰彬，乐观其成。薛福成的《赠陈主事序》也表达了朋友们对他的期望和祝福。当时的陈兰彬，已是五十六岁的体弱多病者，洋语洋文一无所知，要到一个陌生而又遥远的国家，文化的差异又如此之大，这种复杂的心情可想而知。陈兰彬出国的心态可以在他给好友李兴锐的信中得知，他写道：“弟此行非有所乐而为之，亦非有所利而为之，第如尝胆枕戈，以期庶几一当。” 《晚清洋务运动事类汇钞》上册，第66页。但是，陈兰彬仍然抱着承担责任的使命感前往美国，他乐于前往，抱着为中国做一件前无古人的开拓性工作，并敢于负责和承担责任。
