张家口是通往蒙古的商旅通道。19世纪末，帝国主义对中国进行疯狂的侵略和掠夺，划定各自的势力范围，到处抢修铁路，对此詹天佑痛心疾首，他非常想修建完全由中国人设计和施工的国有铁路。1904年，为了加强西北防务，清政府督办铁路大臣袁世凯打算用英国贷款修建一条由北京到张家口的铁路。但是由于英俄两国拼命争夺筑路权，清政府谁也得罪不起，只好宣布：中国人自己修建。气得外国人耸肩、摇头：“中国会修铁路的工程师还没出生呢！”
1905年5月，京张铁路总局和工程局成立，被任命为京张铁路的总工程师的詹天佑带领他的几个学生，从丰台以东柳村60号桥出发，经西直门直奔张家口，开始紧张的测量工作。其中第二段由南口到岔道城是最艰难的，这一段要开凿四个大的隧洞，其中八达岭隧洞长达1091.18米。那里山势陡峭，石质坚硬。为了减轻工人劳动强度和保证工程进度，詹天佑采用了当时国内尚未用过的炸药爆破法。在青龙桥东沟设计“人”字形轨道，使坡度大大降低，八达岭隧道也随之减少了一半。他领导工人因地制宜施工；没有钢材架桥，就用当地的石头、水泥造出坚固的石拱桥；没有机械设备，就人拉肩扛，用平板车运钢轨……八达岭、居庸关隧洞完工后，一些外国着名铁路工程技术人员前去参观，曾经耻笑“中国修建铁路的工程师还没有出生”的人，现在相信中国人能够自己修建铁路了。
此路原订六年完成，詹天佑终于提前两年于1909年8月11日全线通车了，还节约了28万两银子。
1909年10月2日，在南口车站举行了全线通车仪式，全部由中国人自己设计和修筑的铁路终于成为现实。
他的爱国宣言
各出所学，各尽所知，使国家富强不受外侮，足以自立于地球之上。
人无志，天下无可成之事；不立志，人难以成才。詹天佑之所以能取得突出成就，是因为他为了自己的祖国立下了成才之志，并一直专心学习知识本领，为以后成就事业奠定了坚实的基础。由此可见，一个人是否立本成才之志，胸怀爱国之心，明确生活目标，是多么重要。