广州禁烟
道光十八年（1838年）9月，林则徐在两湖总督任内向道光皇帝上书言事，痛陈西方国家对我国大量倾销鸦片的危害，“若犹泄泄视之，是使数十年后，中原几无可以御敌之兵，且无可以充饷之银”。道光读后深为所动，即于同年12月31日任命林则徐为钦差大臣，使粤查禁鸦片。
在广州禁止鸦片的过程中，林则徐意识到英国殖民者不肯放弃罪恶的鸦片贸易，而且蓄谋要用武力侵略中国。为抗击鸦片侵略，战胜敌人，他进行了大量的“师夷之长技以制敌”的军事变革实践。林则徐在广东一边禁烟，一边积极备战，修建炮台，拉拦江木排铁链，相信“民心可用”，招募五千多渔民编成水勇，屡败英军的挑衅。在1839年下半年，取得九龙之役、川鼻官涌之役等反击战的胜利。
自道光十九年（1839年）3月林则徐到达广州查禁鸦片起，至道光二十年（1840年）10月清廷革林则徐两广总督职止，林则徐在广州主持禁烟抗英军事斗争共19个月。5月18日，实用了34天，共收缴烟土19187箱，又2119袋，总重量1188127公斤。6月3日，历时23天的虎门销烟，在林则徐的指挥下，向全世界宣告了中华民族决不屈服于侵略的决心。
虎门销烟，是人类历史上旷古未有的壮举，虎门销烟，展示出中华民族无以伦比的伟大形象，是抗击外来侵略的胜利。林则徐，理所当然地是这一事件的组织者、指挥者和完成者。从这个意义上说，他已毫无愧色地成为历史巨人了。销烟的正义行动，取得了广大人民的支持，虎门海滩每天都有上万人观看，人们无不拍手称快。外国人看到这情形，也对林则徐禁烟的果断表示钦佩。虎门销烟是我国近代史上反帝斗争中的光辉一页，林则徐领导禁烟运动的胜利，是中国人民反侵略斗争史上第一个伟大胜利，这一壮举，严厉地打击了外国鸦片贩子，维护了中华民族的尊严和利益，增长了中国人民的志气。
治理水利
林则徐不仅是我国历史上伟大的民族英雄，同时还是一位出色的治水专家，在其仕宦生涯中，十分重视并努力举办水利事业，兴修浙江、上海的海塘、太湖流域各主要河流等水利工程，治理运河、黄河、长江。林则徐治水注重深入实际，事必躬亲，同时还重视赈灾济贫，这些都是其“重民思想”的反映。林则徐曾著《北直水利书》。《北直水利书》除经济之外，亦有治水方略，后来林则徐的学生冯桂芬将《北直水利书》改编成《畿辅水利议》。
道光十一年十一月廿二（1831年12月25日），林则徐擢升东河河道总督。到任后，林则徐立即补修治水方面的知识，验催河工，保持质量，处分办事不力之官员，下令检验河堤料垛，他向道光帝呈上的奏折中表示：“周历履勘，总于每垛夹档之中，逐一穿行，量其高宽丈尺，相其新旧虚实，有松即抽，有疑即拆，按垛以计束，按束以称斤，无一垛不量，亦无一厅不拆。”
林则徐做事如此认真，令贪官无可作假，桃汛来时，两岸安然无恙，道光帝多次称赞。当林则徐的对治水方面的知识和经验日丰，诗人张际亮向林则徐提议将黄河河道改道北流，从山东利津入海。林则徐也有同感，但民意和官员都反对此治河方略，加上林则徐不能独揽全局，张际亮之提议遭否决。直到林则徐逝世前不久，还表示张际亮的治河方略是对的。林则徐逝世后，咸丰五年（1855年），黄河改道，循大清河至利津入海。