Nhà nghèo, mẹ mất sớm, nhưng thông minh chăm chỉ nên Phạm Phú Thứ đỗ tiến sĩ khi mới 22 tuổi. 20 năm sau, ông là một trong những sứ thần đầu tiên của Việt
"Tỉnh giấc mộng trần tục"
Phạm Phú Thứ có nhiều đóng góp trong quá trình khai hoang, ổn định nội trị và đặc biệt là bang giao với phương Tây.Năm 1851, ông đưa tiễn quan nhà Thanh, Ngô Hội Liên (bị bão dạt vào Cửa Thuận) về Quảng Châu. Lần đầu ra khỏi nước, ông được mở rộng tầm mắt, đặc biệt thấy Ma Cao, trung tâm buôn bán quốc tế, phồn thịnh với thuyền máy nhiều tầng, súng đạn, hàng hóa, thực phẩm chất đống... Các tiểu thương người Hoa làm việc có quy củ, người bán rau cũng có cân, có sổ ghi chép."Quang cảnh thế giới đã thức tỉnh giấc mộng trần tục của tôi" - Phạm Phú Thứ viết.Những ấn tượng về chuyến công du khiến Phạm Phú Thứ quyết tâm đưa những sáng kiến để canh tân đất nước.Năm 1856, làm Án sát Thanh Hóa, ông hướng dẫn chế tạo một chiếc tàu thủy vận tải kiểu mới và một chiếc tàu bọc đồng, được nhà vua khen thưởng bốn lần. Năm 1857, ông dâng sớ xin thuê thuyền buôn tư nhân nhỏ và dễ xoay sở hơn tàu nhà nước nặng nề, cồng kềnh để vận chuyển và tuần phòng bờ biển.Vào tháng 5 (âm lịch) năm 1863, ông được vua Tự Đức sung làm Khâm sai, hội với Phan Thanh Giản và Lâm Duy Hiệp để đàm phán với Pháp và Tây Ban Nha về Hòa ước Nhâm Tuất. Lần đi sứ này, ông không hoàn thành nhiệm vụ và bị giáng một cấp.
Khi về nước, ngoài bản tường trình cốt để thuyết phục vua Tự Đức mau "cải cách việc học tập và phát triển công nghiệp" , Phạm Phú Thứ còn dâng lên vua hai tác phẩm do ông làm trong chuyến đi, là Tây hành nhật ký và Tây Phù thi thảo.Tuy chuyến đi chỉ gần 9 tháng nhưng Tây hành nhật ký mang lại cái nhìn khá đầy đủ về cả địa lý, chính trị, kinh tế, tôn giáo, phong tục về những vùng đất ông đã đi qua, như cảng Aden, Le Caire, cảng Alexandrie, Toulon, Marseille.Đúng với nghĩa nhật ký, tập văn ghi chép những việc xảy ra hàng ngày, từ thời điểm sứ bộ xuống tàu rời Huế ngày 21/6/1863, đến ngày tàu đưa sứ bộ trở lại Việt
Trong Tây hành nhật ký, Phạm Phú Thứ đã nêu nhiều nhận xét thú vị về phương Tây, đặc biệt là nước Pháp.
Ông quan sát thấy trong bữa cơm thường nhật, người Pháp nam nữ cùng ngồi chung vì người Tây tôn trọng phụ nữ. Bàn tiệc trải khăn trắng muốt, giữa bàn bày bình hoa to, trên bàn điểm những bó hoa nhỏ. Muỗng nĩa bằng bạc mạ vàng, đĩa sứ viền chỉ vàng. Mỗi thực khách có tới 5, 7 cái cốc để uống nước, uống rượu vang, sâm banh.Phương Tây có tục khi chào thì bỏ mũ, bắt tay phải tháo bao tay bên phải để tỏ ý kính trọng. Bao tay làm bằng lụa hay bằng da, với người Trung Quốc thì dùng bao tay trắng, bình thường dùng mầu lam hay đen tùy thích.Ở từng trang ghi chép, Tây hành nhật ký cung cấp cho người đọc những tư liệu mới mẻ trong kho tàng kiến thức, chẳng hạn như về nhiếp ảnh, có thể xác định Phan Thanh Giản là người Việt Nam đầu tiên được chụp ảnh chân dung. Thời điểm ra đời bức ảnh đầu tiên chụp vị chánh sứ này là ngày 20/9/1863.
Nhiều sáng kiến và cải cách sau khi đến trời Tây
Sau chuyến viễn du, ngoài Tây hành nhật ký, Phạm Phú Thứ còn dâng 11 sớ, gửi khoảng 20 lá thư đến các đại thần như Trần Tiễn Thành, Tôn Thất Thuyết, Nguyễn Văn Tường, Hoàng Kế Viêm... trình bày những biện pháp cải cách cần gấp rút thi hành về binh bị, kinh tế, giáo dục, tiểu công nghệ.Chứng kiến sự phát triển của khoa học kỹ thuật phương Tây, ông từng biểu lộ trong 2 câu thơ bày tỏ sự tiếc nuối: "Tảo giao Ðông thổ kiêm trường kỹ/Pha-lý, Long-đôn vị túc hiền". Tạm dịch: Giá như Ðông phương sớm giỏi kỹ thuật/Chắc gì
Phạm Phú Thứ liên tục học hỏi và trình với triều đình nhiều kế sách, sáng kiến để mở mang đất nước, đưa khoa học kỹ thuật vào đời sống.Từ 1865, Phạm Phú Thứ giữ chức Thượng Thư bộ Hộ và tới năm 1874, ông thuyết phục được triều đình ban cách thức chế "xe trâu" (do ông vẽ kiểu học được ở Ai Cập, dùng trâu kéo tiện lợi gấp mấy gàu tát nước của ta), tạo 27 cỗ phát cho các tỉnh làm mẫu.Năm 1867, ông đề nghị mở cảng ngoại thương ở Hải Yên (Hải Dương, Quảng Yên) và dâng sớ trình bày những mục tiêu cần thực hiện để duy tân, tự cường, gồm ba giai đoạn: Lúc đầu nên đối xử hòa hoãn với Pháp để có thời gian chấn chỉnh, nhờ họ huấn luyện quân sĩ và dạy khoa thương mại; Khi đã đủ sức, điều đình bồi thường để Pháp rút về; Khi đã mạnh mà họ còn ngoan cố thì "thề quyết chẳng đội trời chung".Năm 1868, khi làm Tổng đốc Hải Yên, ông mở trường Thủy học nghiên cứu kỹ thuật hàng hải, tuần phòng; lập trường dạy tiếng Pháp, in những sách phổ biến khoa học kỹ thuật Tây phương.
Qua sách đi sứ phương Tây, ông phiên âm nhiều địa danh, không rập khuôn theo cách gọi của người Tàu mà đặt riêng dùng cả chữ Nôm chứ không hạn chế chỉ dùng chữ Nho. Macao: Mã Cao; Java: Xà Bà; Batavia (Jakarta): Giang Lưu Ba; Eo biển Sunda: Cửa Song Đề; Aceh: A Chinh; Vịnh Bengal: Vịnh Minh Ca Lê; Ceylon (Sri Lanka): Sai Lăng; Chagos: Sa Gỗ; Aden: A Điên; Ai Cập: Y Diệp; sông Nin: Nhĩ Lô; Cairo: Kê Thành; Alexandria: A Lê Xang Rí, Xang Thành; Thổ Nhĩ Kỳ: Tu Ru Ky, Tu Ru Cô; Hy Lạp: Cừ Sách, Cừ Rách, Ca Lê Cô; Núi Ólympos: Ô Liêm.Ngoài ra, ông còn cho khắc in để phổ biến một số sách thực dụng do người Trung Quốc dịch từ sách tiếng Anh ra chữ Hán, như: Bác vật tân biên (sách nói về khoa học), Khai môi yếu pháp (sách nói về cách khai mỏ), Hàng hải kim châm (sách nói về cách đi biển), Vạn quốc công pháp (sách nói về cách thức giao thiệp quốc tế), góp phần vào tư tưởng canh tân của Nguyễn Trường Tộ, Nguyễn Lộ Trạch.
Năm Tự Đức thứ 35 (Nhâm Ngọ, 1882), Phạm Phú Thứ mất tại quê nhà thọ 61 tuổi. Nghe tỉnh thần tâu lên, vua Tự Đức thương tiếc ban dụ, trong đó có đoạn: "Phú Thứ kinh lịch nhiều khó nhọc, đi đông sang Tây, dẫu yếu đuối cũng vâng mệnh không dám từ chối.Hiện nay, lăng mộ Phạm Phú Thứ ở tại quê nhà tại làng Đông Bàn thôn Nam Hà 1 xã Điện Trung thị xã Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, đã được chính quyền địa phương cùng con cháu dòng tộc Phạm Phú tôn tạo lại, và được xếp hạng di tích lịch sử văn hóa cấp tỉnh.Tên ông cũng được đặt cho hai ngôi trường, đó là: Trường THPT Phạm Phú Thứ tại Gò Nổi (Điện Bàn, Quảng