詹天佑初战得胜后，立即碰到了更加严峻的磨练。1905年，清当局决定兴建我国第一条铁路京张铁路（北京至张家口）。当时英、俄都想插手，因为中国群众的激烈反对，他们的诡计没能得逞。英俄使臣以威胁的口气说：“如果京张铁路由中国工程师本身制作，那么今后与英、俄两国无关。”他们原觉得这么一来，中国就没法制作这条铁路了。在这关头时候，詹天佑毫不踌躇地接下了这个艰巨的任务，全权卖力京张铁路的构筑。动静传来，一些帝国主义分子及英国报刊挖苦说：“中国能够构筑这条铁路的工程师还在娘胎里没出世呢！中国人想不靠本国人本身修铁路，就算不是胡想，起码也得五十年。”他们乃至进犯詹天佑担负总办兼总工程师是“傲慢高傲”、“不自量力”。詹天佑顶着压力，对峙不任用一个本国工程师，并表示：“中国地大物博，而于一起之工必须借势外人，我觉得耻！况我中国已经醒过来了，中国人要用本身的工程师和本身的钱来修建铁路。”
1905年8月，京张铁路正式完工，严峻的勘察、选线事情开端了。詹天佑带着测量队，身背仪器，日夜驰驱在崎岖的山岭上。一天傍晚，狠恶的西北风卷着沙石在八达岭一带吼怒吼怒，刮得人睁不开眼睛，测量队急着结束事情，填个测得的数字，就从岩壁上趴下来。詹天佑接过本子，一边翻看填写的数字，一边迷惑地问：“数据精确吗？”
在美国，出洋预习班的同窗们，目睹北美西欧科学技术的庞大成绩，对机器、火车、轮船及电讯制造业的敏捷生长赞叹不已。有的同窗由此对中国的前程产生悲观情感，詹天佑却怀着果断的信心说：“此后，我们中国也要有火车、轮船。”他怀着为故国强大而昂扬学习的信心，刻苦学习。于1877年以优良的成绩毕业于纽海文中学。同年蒲月考入耶鲁大学土木工程系，专攻铁路工程。在大学的四年中，詹天佑刻苦学习，以凸起成绩在毕业测验中名列第一。1881年，在一百二十名返国的中国留门生中，获得学位的只要两人，詹天佑就是此中的一个。
“差未几”测量队员答复说。
不久，勘察和施工进入最困难的阶段。在八达岭、青龙桥一带，山峦重迭，陡壁悬岩，要开四条隧道，此中最长的达一千多米。詹天佑颠末切确测量计算，决定采纳分段施工法：从山的南北两端同时对凿，并在山的中段开一口大井，在井中再向南北两端对凿。如许既包管了施工质量，又加快了工程进度。凿洞时，大量的石块端赖野生一锹锹地挖，涌出的泉水要一担担地挑出来，身为总工程师的詹天佑毫无架子，与工人同挖石，同担水，一身污泥一脸汗。他还鼓励大师说：“京张铁路是我们用本身的人、本身的钱修建的第一条铁路，全天下的眼睛都在望着我们，必须胜利！”“不管胜利或失利，决不是我们本身的胜利和失利，而是我们国度的胜利和失利！”
詹天佑是一个当真结壮的人，他阐发总结了三个本国工程师失利的启事后，身着事情衣与工人一起实地调查，颠末周到的测量。夜晚，借着阴暗的油灯，又细心研讨滦河河床的地质构造，几次阐发比较，最后才肯定桥墩的位置，并且大胆决定采取新体例――“压气沉箱法”来停止桥墩的施工。詹天佑的设想公然胜利了，不久滦河大桥建成通车了。这件事震惊了天下：一其中国工程师竟然处理了三个本国工程师没法完成的大困难。
厥后詹天佑几经周折，转入到中国铁路公司，担负工程师，这是他献身中国铁路奇迹的开端。