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140年前，清同治十一年七月初九(1872年8月12日)，上海港。一艘轮船鸣笛启锚，船上有30名着统一马褂的幼童。尽管年龄幼小，但他们举止有度，神情肃然。这30名幼童，是中国历史上最早的官派留学生。他们的目的地，是当时被称为“花旗国”的美国。
公元1872年到1875年间，清政府先后派出四批共120名学生赴美国留学，他们的留学计划长达15年。这批学生出洋时的平均年龄只有12岁，因此他们有一个共同的名字——留美幼童。
这批幼童，承载着古老帝国一个堪称“中华创始之举，古今未有之事”的远大计划：学习西方的先进技术，师夷长技以制夷。
尽管屡受打压，但他们归国后，绝大部分成为影响中国近代化进程的关键人物。他们中，有人成为中国电报业、矿业的开山鼻祖，出现了铁路工程师詹天佑；有人成为清华大学最早的校长，还出现了民国第一位总理……
这批西学所造之子，历经中国晚清政坛的跌宕起伏，目睹了近代中国的荣辱兴衰。
这是一群孩子的悲欢离合，也是一个古老国家的命运跌宕。
詹天佑修建京张铁路期间，厘定了各种铁路工程标准，并上书政府要求全国采用。他的很多提议，一直延用至今。
回顾留美幼童，不能不提到容闳。
容闳（1828—1912）字达萌，号纯甫，被誉为“中国留学生之父”。他是广东香山（今属珠海南屏）人，少入澳门马礼逊学堂，1847年初赴美学习，三年后考入耶鲁大学，1854年毕业，成为毕业于美国大学的第一个中国留学生。期间，容闳形成了“以西方之学术，灌输于中国，使中国日趋于文明富强之境”的信念以及“愿遣多数青年子弟游学美国”的留学教育志愿。而后，他上下求索十数年，终于在曾国藩、李鸿章等洋务派大员的推动下，清廷于1870年批准了派遣幼童留学国外的奏折。
詹天佑，是第一批赴美留学幼童，也是留美幼童的典型代表。詹天佑（1861－1919），字眷诚，号达潮，祖籍安徽省徽州府婺源县，寄籍广东省南海县，是中国首位铁路工程师，有“中国铁路之父”、“中国近代工程之父”之称。
幸运少年
清廷计划，在美国成立“幼童出洋肄业局”，在上海成立“幼童出洋肄业沪局”，后者负责在国内甄选12岁至15岁的幼童，进“预备学校”学习，训练合格后再派赴美国。计划派遣四批，总计预算白银120万两。
詹天佑的家谱中，至今收录着一张仿佛标准格式的“卖身契”。
具甘结人詹兴洪，今与具甘结事：
兹有子天佑，情愿送赴宪局带往花期国肄业，学习机艺，回来之日听从中国差遣，不得在外国逗留生理。倘有疾病生死，各安天命。此结是实。
童男詹天佑，年十二岁，身中，面圆白，徽州府婺源县人士。
曾祖文贤，祖世鸾，父兴洪。
同治十一年三月十五日詹兴洪（签押）
这是詹天佑父亲詹兴洪亲笔所书并画押的“具结”，即向政府作出的“免责保证”。
当时，大清国的留美幼童计划，刚一开始就在幼童招选这一环节上遇到了难题。由于风气未开，人们仍认为只有读“四书五经”、由科举当官才是“正途”，国内的新式学校本只能招收到贫寒子弟，出洋留学更被认为是有辱门楣之举，被人耻笑。所以，第一批留学生30名在上海竟然招不满。
自1872年至1875年，清政府共派出四批幼童计120名，最幼者10岁，最长者16岁，平均年龄12岁。以籍贯论，广东84名，江苏20名，浙江9名，福建4名，安徽2名，山东1名。从籍贯的分布，可以看出敢于“吃螃蟹”送儿子到异邦求学者，多为广东、江浙这些沿海城市的家庭。原因是，他们或有家人、亲友与洋人共事，或与西人有过较多接触。
在这样的大环境下，詹天佑是幸运的。
清乾隆二十五年（1760年），詹天佑的曾祖父詹万榜携家眷到广州经营茶叶生意，定居北门外拱宸坊。嘉庆二十一年（1816年），祖父詹世鸾迁居西门外十二甫。为后代能在居住地参加乡试，詹世鸾申请入籍广州府南海县，并于1820年获准入籍。詹天佑父亲詹兴洪一代，生意已趋没落，家境日益贫寒，詹兴洪在南海县西关一带，以刻章、代写书信为生。
1861年4月26日，詹天佑诞生在西关十二甫。容闳在香港招考幼童时，詹兴洪的好友谭伯邨在澳门经商，很有开明之见，他力劝詹兴洪夫妇送詹天佑报考出洋，并以将女儿许嫁作为保证。
于是，詹兴洪委托谭伯邨带詹天佑到香港报考并获成功。这样，刚刚12岁的詹天佑进入幼童出洋预备班。1872年8月，包括詹天佑在内的首批留美幼童远赴美国。
留美九载
经过40天的海上航行，詹天佑和其他幼童于9月14日抵达旧金山。7天后，搭乘横贯美国中部的大铁路，抵达留学的目的地——康涅狄格州。
考虑到幼童少小离家，抵美后，容闳按照美方建议，把他们几人一组安排到美国东北部康涅狄格河谷的美国人家中，以便他们学习语言，加快融入美国社会和文化。詹天佑和另一位幼童欧阳赓一起，被安置到一位叫做诺索布的先生家里，并就读于康州威士哈芬海滨男生学校。这是一所私立的预备教育性质的学校，诺索布先生时任该校校长。
很快，詹天佑突破了语言障碍。1873年，詹天佑考入美国西海文小学；1876年，考取纽海文中学。留美期间，詹天佑目睹铁路的巨大运力，预知此物对于来往运输、振兴中国经济必将起到显著的作用。1878年，詹天佑考入耶鲁大学，入雪非尔德理工学院修读土木工程系铁路专业。期间，詹天佑各科成绩都很优秀，尤其是数学，两次获得数学奖学金。
詹天佑兴趣广泛。他爱好运动，游泳、滑冰、钓鱼、打球样样参与，尤其喜欢打棒球，并一度成为中国留学生代表队“中华棒球队”的队员。
1881年5月，詹天佑以“码头起重机研究”为论文毕业，得学士学位。他的毕业证书上这样写道，“康涅狄格州新海汶耶鲁大学校长及教授们向所有阅读本证书者宣告：詹天佑是获得大学学位荣誉的第一流考生，被光荣地授予哲学学士名衔，并按惯例得到凡升为学士者所应享有的一切权利和名誉。1881年6月29日。”但詹天佑的回国历程，却是在一片黯然神伤的气氛之中。因为，此时清政府已经一纸文书，终止留学计划，召回全部留美幼童。事实上，清政府的留美幼童计划，从一开始就处在争议之中。在国内，攻击留美幼童的声音从来没有停止过。光绪六年十一月(1880年12月)，一位叫李文彬的御史上了一个折子，弹劾留美幼童，“（留美幼童）或习为游戏，或流入异教，非徒无益，反致有损，关系实非浅鲜”。随着受美国教育的留美幼童越来越融入美国社会，国内的各种声音越来越嘈杂。总理衙门接连听到对留美幼童事业不利的声音，开始征求重臣及相关人士之意见，有的主张全撤，有的主张半撤半留，有的主张整顿，而主张全撤者占据主流。清政府驻华盛顿全权公使陈兰彬的一纸奏折，终结了9年的幼童留学计划。
他在奏折中说：“外洋风俗，流弊多端，各学生腹少儒书，德性未坚，尚未究彼技能，先已沾其恶习，即便竭力整顿，亦觉防范难周，亟应将该局裁撤。”
总理衙门即据陈兰彬之奏，作出了“将出洋学生一律调回”的决定。光绪七年(公元1881年)七月，中国幼童奉命辍学，分为三批撤退回国。
当时，有超过50名中国幼童进入美国大学学习，其中22名进入耶鲁大学，8名进入波士顿的麻省理工学院，1名进入哈佛大学，6名进入了纽约哥伦比亚大学。最终，除了病故和设法留美不归者外，94名幼童平安抵达上海。
其中，只有詹天佑等两人完成了大学学业，取得了学位。
在美九年，由于当时中美尚未通邮，詹天佑与父母音信不通。回国后，詹天佑到原住处寻找双亲。当时詹兴洪正在附近卖菜，父子相见却互不相识。詹天佑后来在写给美国老师诺所布夫人的信中还说，没想到双亲仍然健在，特别高兴，倍感幸福。
滦河铁桥
回国后，詹天佑被派送到福建马尾船政学堂学习驾驶，之后到福建水师旗舰“扬武”号任炮手。马尾海战期间，詹天佑曾奋力救起多名落水官兵。福建水师覆亡后，詹天佑于1885年调到广州黄埔水师学堂任教习，曾勘制广东沿海海图。
1888年，詹天佑由老同学邝孙谋推荐，转入由李鸿章、伍廷芳兴办的中国铁路公司，于英国工程师金达（ClaudeW.Kinder）之下任见习工程师。他最初参与兴建连接唐山至天津的唐津铁路中塘沽至天津段的津沽铁路铺轨，并很快升任工程师和地区工程师。
自此，詹天佑把毕生贡献给了我国的铁路事业。
1890年，中国铁路公司修筑天津至山海关的津榆铁路，当中需要在滦河修建桥梁。滦河铁桥建造工程艰巨，但因造价投资高，是一笔获利颇丰的工程项目。总工程师金达先后将建桥工程让英、日、德籍的工程师承包。但因河床泥沙很深，又遇到水涨流急，打桩连遭失败。无可奈何中，金达突然想到了詹天佑。詹天佑分析了美、日、德各国工程师采用过的各种打桩方法，探讨失败的原因；同时他深入滦河工地，研究水流与地质情况，进行仔细的测量与调查，最后确定了新的施工方案。不久，16座桥墩都用气压沉箱法建成，一座接一座跃出了水面。这是中国铁路桥梁建设史上第一次使用气压沉箱法建造桥墩。长达670米的滦河铁桥，是19世纪末中国最长的铁路大桥。
自此，詹天佑渐露头角，担任了京津路、萍醴路等的铁路建设，1894年获英国土木工程师学会选为会员，是首位进入该学会的华人。1902年，袁世凯为了得到慈禧支持兴办铁路，建造来往高碑店至易县的新易铁路，以供慈禧祭祖时乘坐。詹天佑被任为总工程师，以四个月时间及低廉的成本建成了铁路。虽然这只有37公里长的路线没有很大的实质作用，但却是首条由中国人自行修建的铁路。
京张铁路
然而，令詹天佑名垂史册的“成名之作”，乃京张铁路无疑。
翻开近代中国铁路史，在修筑京张铁路之前，堪称一部愚昧史、屈辱史。中日甲午战争之后，列强争霸，中国1万多公里路权被吞噬和瓜分，而当时的清政府，中国官吏或者迷信外国人，轻视中国工程技术人员，或是狂妄自大，以为“铁路无他，不过堆土、垒石、架木、盖铁而已。”
筹划之初，由于京张铁路具有重要的战略价值，英国及俄国都希望得到建造权而相持不下。然而，在英国、俄国的铁路高级计划测量师和工程师在经过多次的探勘之后，纷纷打了退堂鼓。因为燕山山脉群中有不少陡峰，其中被选为“第二隧道”的燕山二号峰大部分由花岗岩及玄武岩构成，很难使用一般的“炸隧开道”的方法。最终，袁世凯在1905年决定不用外国资金，亦不使用外国人，全部由中国自行修建京张铁路。詹天佑被任为总工程师，之后更兼任铁路总办。
京张铁路全长约220公里，要经过长城内外的燕山山脉，需要兴建不少隧道及桥梁。当时有部分外国人质疑中国人自行建造这条铁路的能力；詹天佑亦明白工程艰巨，并关系到中国工程师的声誉，但仍然坚持努力尝试。他在日记中写道：
“鉴于南口关沟的困难情况，在我回测的途中，我勘测了南口关沟东面的得胜口沟谷，这段路线由于更为偏东，故增长了30里的距离。这条山道更为困难，因为必须穿越两座山，均需开凿山洞……在八达岭附近，看来还有一条通道，发达于南口关沟的青龙桥，转向东北，并走过一座名叫黄土岭的小山，在小张家口出山，再走向平原。这条通道的距离（据当地乡民告知）增长约20里，但修筑费，我们可以节省30万两。因为这一带坡度较为平缓，故线路虽增长20里，而其维修费不会有多大差别。但是在进行更为详细的测量并将不同路线方案加以考察比较之前，现还不能做出取舍的决定，因为错误的定线将会增加行车和维修费的开支以及增加修筑费用。”
京张铁路共有四条隧道，其中八达岭隧道长1,092米，采用竖井方法挖掘；另外有二百米长，钢架结构的怀来大桥；此外还在八达岭段则使用了“人”字轨道攀斜，解决了地势险要的问题。最终，京张铁路1909年8月11日建成，10月2日通车，施工时间比原定缩短了两年；而建造成本亦比原来预算节省三十五万两白银。
詹天佑在主持修建铁路时，对挑选包工人极为慎重。他认识到“开得价廉者，未必即是稳练老手”。据称，在京张铁路修建中，有的包工头得知总工程司（即总工程师）詹天佑喜爱花木，便登门送上珍贵的桂花数盆。詹天佑看出花盆内埋有金钱，将其斥退。他在1918年写有《敬告青年工学家》一文，表示管理包工人需格外详慎，他说：“其人多狡猾善辩，对于经验较浅之工程管理者，恒存尝试之心，复能鼓其如簧之舌，逞一方面之理由。若不深察其性质，慎己之行为，鲜不受其愚弄也。”
京张铁路是中国铁路工程史上的基础和范本之作。詹天佑修建京张铁路期间，厘定了各种铁路工程标准，并上书政府要求全国采用。中国现在仍然使用的4尺8寸半标准轨、郑氏自动挂钩等等都是出自詹天佑的提议。同时在铁路建设实践中，詹天佑归纳出了“欲求交通事业之畅达，必先统一章程”和成立工程学会、培育工程学人才等思想。
詹天佑，成为我国近代铁路和工程事业的奠基人。京张铁路建成后，詹天佑获宣统赐工科进士，任留学生主试官等职。1911年辛亥革命爆发时，詹天佑在广州专力于建筑铁路。
在革命开始阶段，广州情况异常紧张。有钱者都逃去香港，但詹天佑坚守本职。他召集各部门首脑并告知：自己将坚守职务不动，任何人有顾虑时，可以离开，但在离开以前，必须将每件事情交代清楚。结果是无人离开。整个革命期间，列车照常通行，铁路财产无损失。
1912年3月，詹天佑又指挥筑路工人建成了粤汉铁路最艰巨的黎洞至连江口闸的路段，使粤汉铁路广东段通车达130公里，给广东革命政府以有力支持。1912年年底，詹天佑开始主持汉粤川铁路工程。他为了汉粤川铁路殚精竭虑，百般努力，艰难支撑，但终因第一次世界大战爆发，国内时局动荡，政治腐败，经济无力，尤其是借款筑路的种种束缚，只造成武长路一段以及其他若干工程，使晚年的詹天佑再也没有取得修建京张铁路那样的辉煌成就。
1919年4月24日，詹天佑去世，终年59岁。在弥留之际，詹天佑仍念念不忘未完成的汉粤川铁路。他在临终给北京政府大总统的遗呈中，陈述了耿耿于怀的三件事，其中之一就是关于汉粤川路事，请求政府“加意垂注”。
1922年，詹天佑遗留下来的汉粤川铁路督办总公所被北京政府撤销。
公元1872年到1875年间，清政府先后派出四批共120名学生赴美国留学，他们的留学计划长达15年。这批学生出洋时的平均年龄只有12岁，因此他们有一个共同的名字——留美幼童。
这批幼童，承载着古老帝国一个堪称“中华创始之举，古今未有之事”的远大计划：学习西方的先进技术，师夷长技以制夷。
尽管屡受打压，但他们归国后，绝大部分成为影响中国近代化进程的关键人物。他们中，有人成为中国电报业、矿业的开山鼻祖，出现了铁路工程师詹天佑；有人成为清华大学最早的校长，还出现了民国第一位总理……
这批西学所造之子，历经中国晚清政坛的跌宕起伏，目睹了近代中国的荣辱兴衰。
这是一群孩子的悲欢离合，也是一个古老国家的命运跌宕。
詹天佑修建京张铁路期间，厘定了各种铁路工程标准，并上书政府要求全国采用。他的很多提议，一直延用至今。
回顾留美幼童，不能不提到容闳。
容闳（1828—1912）字达萌，号纯甫，被誉为“中国留学生之父”。他是广东香山（今属珠海南屏）人，少入澳门马礼逊学堂，1847年初赴美学习，三年后考入耶鲁大学，1854年毕业，成为毕业于美国大学的第一个中国留学生。期间，容闳形成了“以西方之学术，灌输于中国，使中国日趋于文明富强之境”的信念以及“愿遣多数青年子弟游学美国”的留学教育志愿。而后，他上下求索十数年，终于在曾国藩、李鸿章等洋务派大员的推动下，清廷于1870年批准了派遣幼童留学国外的奏折。
詹天佑，是第一批赴美留学幼童，也是留美幼童的典型代表。詹天佑（1861－1919），字眷诚，号达潮，祖籍安徽省徽州府婺源县，寄籍广东省南海县，是中国首位铁路工程师，有“中国铁路之父”、“中国近代工程之父”之称。
幸运少年
清廷计划，在美国成立“幼童出洋肄业局”，在上海成立“幼童出洋肄业沪局”，后者负责在国内甄选12岁至15岁的幼童，进“预备学校”学习，训练合格后再派赴美国。计划派遣四批，总计预算白银120万两。
詹天佑的家谱中，至今收录着一张仿佛标准格式的“卖身契”。
具甘结人詹兴洪，今与具甘结事：
兹有子天佑，情愿送赴宪局带往花期国肄业，学习机艺，回来之日听从中国差遣，不得在外国逗留生理。倘有疾病生死，各安天命。此结是实。
童男詹天佑，年十二岁，身中，面圆白，徽州府婺源县人士。
曾祖文贤，祖世鸾，父兴洪。
同治十一年三月十五日詹兴洪（签押）
这是詹天佑父亲詹兴洪亲笔所书并画押的“具结”，即向政府作出的“免责保证”。
当时，大清国的留美幼童计划，刚一开始就在幼童招选这一环节上遇到了难题。由于风气未开，人们仍认为只有读“四书五经”、由科举当官才是“正途”，国内的新式学校本只能招收到贫寒子弟，出洋留学更被认为是有辱门楣之举，被人耻笑。所以，第一批留学生30名在上海竟然招不满。
自1872年至1875年，清政府共派出四批幼童计120名，最幼者10岁，最长者16岁，平均年龄12岁。以籍贯论，广东84名，江苏20名，浙江9名，福建4名，安徽2名，山东1名。从籍贯的分布，可以看出敢于“吃螃蟹”送儿子到异邦求学者，多为广东、江浙这些沿海城市的家庭。原因是，他们或有家人、亲友与洋人共事，或与西人有过较多接触。
在这样的大环境下，詹天佑是幸运的。
清乾隆二十五年（1760年），詹天佑的曾祖父詹万榜携家眷到广州经营茶叶生意，定居北门外拱宸坊。嘉庆二十一年（1816年），祖父詹世鸾迁居西门外十二甫。为后代能在居住地参加乡试，詹世鸾申请入籍广州府南海县，并于1820年获准入籍。詹天佑父亲詹兴洪一代，生意已趋没落，家境日益贫寒，詹兴洪在南海县西关一带，以刻章、代写书信为生。
1861年4月26日，詹天佑诞生在西关十二甫。容闳在香港招考幼童时，詹兴洪的好友谭伯邨在澳门经商，很有开明之见，他力劝詹兴洪夫妇送詹天佑报考出洋，并以将女儿许嫁作为保证。
于是，詹兴洪委托谭伯邨带詹天佑到香港报考并获成功。这样，刚刚12岁的詹天佑进入幼童出洋预备班。1872年8月，包括詹天佑在内的首批留美幼童远赴美国。
留美九载
经过40天的海上航行，詹天佑和其他幼童于9月14日抵达旧金山。7天后，搭乘横贯美国中部的大铁路，抵达留学的目的地——康涅狄格州。
考虑到幼童少小离家，抵美后，容闳按照美方建议，把他们几人一组安排到美国东北部康涅狄格河谷的美国人家中，以便他们学习语言，加快融入美国社会和文化。詹天佑和另一位幼童欧阳赓一起，被安置到一位叫做诺索布的先生家里，并就读于康州威士哈芬海滨男生学校。这是一所私立的预备教育性质的学校，诺索布先生时任该校校长。
很快，詹天佑突破了语言障碍。1873年，詹天佑考入美国西海文小学；1876年，考取纽海文中学。留美期间，詹天佑目睹铁路的巨大运力，预知此物对于来往运输、振兴中国经济必将起到显著的作用。1878年，詹天佑考入耶鲁大学，入雪非尔德理工学院修读土木工程系铁路专业。期间，詹天佑各科成绩都很优秀，尤其是数学，两次获得数学奖学金。
詹天佑兴趣广泛。他爱好运动，游泳、滑冰、钓鱼、打球样样参与，尤其喜欢打棒球，并一度成为中国留学生代表队“中华棒球队”的队员。
1881年5月，詹天佑以“码头起重机研究”为论文毕业，得学士学位。他的毕业证书上这样写道，“康涅狄格州新海汶耶鲁大学校长及教授们向所有阅读本证书者宣告：詹天佑是获得大学学位荣誉的第一流考生，被光荣地授予哲学学士名衔，并按惯例得到凡升为学士者所应享有的一切权利和名誉。1881年6月29日。”但詹天佑的回国历程，却是在一片黯然神伤的气氛之中。因为，此时清政府已经一纸文书，终止留学计划，召回全部留美幼童。事实上，清政府的留美幼童计划，从一开始就处在争议之中。在国内，攻击留美幼童的声音从来没有停止过。光绪六年十一月(1880年12月)，一位叫李文彬的御史上了一个折子，弹劾留美幼童，“（留美幼童）或习为游戏，或流入异教，非徒无益，反致有损，关系实非浅鲜”。随着受美国教育的留美幼童越来越融入美国社会，国内的各种声音越来越嘈杂。总理衙门接连听到对留美幼童事业不利的声音，开始征求重臣及相关人士之意见，有的主张全撤，有的主张半撤半留，有的主张整顿，而主张全撤者占据主流。清政府驻华盛顿全权公使陈兰彬的一纸奏折，终结了9年的幼童留学计划。
他在奏折中说：“外洋风俗，流弊多端，各学生腹少儒书，德性未坚，尚未究彼技能，先已沾其恶习，即便竭力整顿，亦觉防范难周，亟应将该局裁撤。”
总理衙门即据陈兰彬之奏，作出了“将出洋学生一律调回”的决定。光绪七年(公元1881年)七月，中国幼童奉命辍学，分为三批撤退回国。
当时，有超过50名中国幼童进入美国大学学习，其中22名进入耶鲁大学，8名进入波士顿的麻省理工学院，1名进入哈佛大学，6名进入了纽约哥伦比亚大学。最终，除了病故和设法留美不归者外，94名幼童平安抵达上海。
其中，只有詹天佑等两人完成了大学学业，取得了学位。
在美九年，由于当时中美尚未通邮，詹天佑与父母音信不通。回国后，詹天佑到原住处寻找双亲。当时詹兴洪正在附近卖菜，父子相见却互不相识。詹天佑后来在写给美国老师诺所布夫人的信中还说，没想到双亲仍然健在，特别高兴，倍感幸福。
滦河铁桥
回国后，詹天佑被派送到福建马尾船政学堂学习驾驶，之后到福建水师旗舰“扬武”号任炮手。马尾海战期间，詹天佑曾奋力救起多名落水官兵。福建水师覆亡后，詹天佑于1885年调到广州黄埔水师学堂任教习，曾勘制广东沿海海图。
1888年，詹天佑由老同学邝孙谋推荐，转入由李鸿章、伍廷芳兴办的中国铁路公司，于英国工程师金达（ClaudeW.Kinder）之下任见习工程师。他最初参与兴建连接唐山至天津的唐津铁路中塘沽至天津段的津沽铁路铺轨，并很快升任工程师和地区工程师。
自此，詹天佑把毕生贡献给了我国的铁路事业。
1890年，中国铁路公司修筑天津至山海关的津榆铁路，当中需要在滦河修建桥梁。滦河铁桥建造工程艰巨，但因造价投资高，是一笔获利颇丰的工程项目。总工程师金达先后将建桥工程让英、日、德籍的工程师承包。但因河床泥沙很深，又遇到水涨流急，打桩连遭失败。无可奈何中，金达突然想到了詹天佑。詹天佑分析了美、日、德各国工程师采用过的各种打桩方法，探讨失败的原因；同时他深入滦河工地，研究水流与地质情况，进行仔细的测量与调查，最后确定了新的施工方案。不久，16座桥墩都用气压沉箱法建成，一座接一座跃出了水面。这是中国铁路桥梁建设史上第一次使用气压沉箱法建造桥墩。长达670米的滦河铁桥，是19世纪末中国最长的铁路大桥。
自此，詹天佑渐露头角，担任了京津路、萍醴路等的铁路建设，1894年获英国土木工程师学会选为会员，是首位进入该学会的华人。1902年，袁世凯为了得到慈禧支持兴办铁路，建造来往高碑店至易县的新易铁路，以供慈禧祭祖时乘坐。詹天佑被任为总工程师，以四个月时间及低廉的成本建成了铁路。虽然这只有37公里长的路线没有很大的实质作用，但却是首条由中国人自行修建的铁路。
京张铁路
然而，令詹天佑名垂史册的“成名之作”，乃京张铁路无疑。
翻开近代中国铁路史，在修筑京张铁路之前，堪称一部愚昧史、屈辱史。中日甲午战争之后，列强争霸，中国1万多公里路权被吞噬和瓜分，而当时的清政府，中国官吏或者迷信外国人，轻视中国工程技术人员，或是狂妄自大，以为“铁路无他，不过堆土、垒石、架木、盖铁而已。”
筹划之初，由于京张铁路具有重要的战略价值，英国及俄国都希望得到建造权而相持不下。然而，在英国、俄国的铁路高级计划测量师和工程师在经过多次的探勘之后，纷纷打了退堂鼓。因为燕山山脉群中有不少陡峰，其中被选为“第二隧道”的燕山二号峰大部分由花岗岩及玄武岩构成，很难使用一般的“炸隧开道”的方法。最终，袁世凯在1905年决定不用外国资金，亦不使用外国人，全部由中国自行修建京张铁路。詹天佑被任为总工程师，之后更兼任铁路总办。
京张铁路全长约220公里，要经过长城内外的燕山山脉，需要兴建不少隧道及桥梁。当时有部分外国人质疑中国人自行建造这条铁路的能力；詹天佑亦明白工程艰巨，并关系到中国工程师的声誉，但仍然坚持努力尝试。他在日记中写道：
“鉴于南口关沟的困难情况，在我回测的途中，我勘测了南口关沟东面的得胜口沟谷，这段路线由于更为偏东，故增长了30里的距离。这条山道更为困难，因为必须穿越两座山，均需开凿山洞……在八达岭附近，看来还有一条通道，发达于南口关沟的青龙桥，转向东北，并走过一座名叫黄土岭的小山，在小张家口出山，再走向平原。这条通道的距离（据当地乡民告知）增长约20里，但修筑费，我们可以节省30万两。因为这一带坡度较为平缓，故线路虽增长20里，而其维修费不会有多大差别。但是在进行更为详细的测量并将不同路线方案加以考察比较之前，现还不能做出取舍的决定，因为错误的定线将会增加行车和维修费的开支以及增加修筑费用。”
京张铁路共有四条隧道，其中八达岭隧道长1,092米，采用竖井方法挖掘；另外有二百米长，钢架结构的怀来大桥；此外还在八达岭段则使用了“人”字轨道攀斜，解决了地势险要的问题。最终，京张铁路1909年8月11日建成，10月2日通车，施工时间比原定缩短了两年；而建造成本亦比原来预算节省三十五万两白银。
詹天佑在主持修建铁路时，对挑选包工人极为慎重。他认识到“开得价廉者，未必即是稳练老手”。据称，在京张铁路修建中，有的包工头得知总工程司（即总工程师）詹天佑喜爱花木，便登门送上珍贵的桂花数盆。詹天佑看出花盆内埋有金钱，将其斥退。他在1918年写有《敬告青年工学家》一文，表示管理包工人需格外详慎，他说：“其人多狡猾善辩，对于经验较浅之工程管理者，恒存尝试之心，复能鼓其如簧之舌，逞一方面之理由。若不深察其性质，慎己之行为，鲜不受其愚弄也。”
京张铁路是中国铁路工程史上的基础和范本之作。詹天佑修建京张铁路期间，厘定了各种铁路工程标准，并上书政府要求全国采用。中国现在仍然使用的4尺8寸半标准轨、郑氏自动挂钩等等都是出自詹天佑的提议。同时在铁路建设实践中，詹天佑归纳出了“欲求交通事业之畅达，必先统一章程”和成立工程学会、培育工程学人才等思想。
詹天佑，成为我国近代铁路和工程事业的奠基人。京张铁路建成后，詹天佑获宣统赐工科进士，任留学生主试官等职。1911年辛亥革命爆发时，詹天佑在广州专力于建筑铁路。
在革命开始阶段，广州情况异常紧张。有钱者都逃去香港，但詹天佑坚守本职。他召集各部门首脑并告知：自己将坚守职务不动，任何人有顾虑时，可以离开，但在离开以前，必须将每件事情交代清楚。结果是无人离开。整个革命期间，列车照常通行，铁路财产无损失。
1912年3月，詹天佑又指挥筑路工人建成了粤汉铁路最艰巨的黎洞至连江口闸的路段，使粤汉铁路广东段通车达130公里，给广东革命政府以有力支持。1912年年底，詹天佑开始主持汉粤川铁路工程。他为了汉粤川铁路殚精竭虑，百般努力，艰难支撑，但终因第一次世界大战爆发，国内时局动荡，政治腐败，经济无力，尤其是借款筑路的种种束缚，只造成武长路一段以及其他若干工程，使晚年的詹天佑再也没有取得修建京张铁路那样的辉煌成就。
1919年4月24日，詹天佑去世，终年59岁。在弥留之际，詹天佑仍念念不忘未完成的汉粤川铁路。他在临终给北京政府大总统的遗呈中，陈述了耿耿于怀的三件事，其中之一就是关于汉粤川路事，请求政府“加意垂注”。
1922年，詹天佑遗留下来的汉粤川铁路督办总公所被北京政府撤销。