1887年，“中国铁路公司”在天津成立。

第二年，詹天佑经留美同学邝孙谋推荐，以他精通铁路工程工作，成为中国第一名铁路工程师。

开始负责修筑塘沽到天津的铁路，仅用70多天就完成铺轨工程。

后又参加修筑天津至山海关的铁路，需要在滦河修一座铁桥，面对英、日、德工程人员建造这座铁桥的相继失败，他毅然挺身承担造桥任务，最后出色地完成了全部工程。

詹天佑这一生最大贡献，就是在于他成功地修建了京张铁路。

1905年，担任京张(北京——张家口）铁路总工程师。

这条路穿山越岭，全长200多公里，工程之艰巨为它处所未有。

他亲自勘察，选定路线。

在北京青龙桥东沟，采用人字形轨道，用两台大马力机车调头互相推挽的办法，解决坡度大机车牵引力不足的问题。

又与工人一起，采取各种措施，解决隧道工程中渗水、塌方等困难。

京张铁路于1909年竣工，比原计划提前两年，总费用只有外国承包商索价的五分之一。

京张铁路建成典礼后受聘川汉、粤汉铁路会办或总理兼总工程师。

辛亥革命后，任汉粤川铁路会办兼总工程师、督办等，克服种种困难，修建了从武昌至长沙365千米的铁路。