詹天佑，字眷诚，1861年4月26日出生于广东南海县。7岁时入乡村私塾就读，但对“四书”、“五经”、八股文都没有兴趣，却对当时很少见的机器十分好奇，常常用泥土捏成各种机器模型玩耍。1871年，詹天佑被录取为中国第一批官费留美学生。
1881年，詹天佑作完题为《码头起重机的研究》毕业论文，获得学士学位。然而，就在这一年，清政府迫于国内顽固派的反对，中止了派遣留学生的计划，决定把官费留美学生全部撤回。同年秋，包括詹天佑在内的一百零五名留学生返回祖国。
当时的中国社会还很闭塞，清政府对留学人员另眼相看，不予重用。詹天佑回国后无法施展所学之长，被派到福州船政局船政学堂学习驾驶。直到1888年，经留美学友邝孙谋的推荐，詹天佑才被中国铁路公司聘为工程师。作为外籍工程师的助手，开始了他为祖国修筑铁路的生涯。这时他已经28岁了。
詹天佑到职后主持的第一项工程是铺设塘沽到天津的铁轨工程。19世纪90年代初，詹天佑又参加了京沈线的修建工程，再次显露出他的才华。
京张铁路的建成是中国铁路发展史上的一个奇迹，也是詹天佑一生中的最大贡献。1905年清政府从自身的政治统治和经济需要出发，决定修筑京张铁路，并同意全由中国人自己修筑。众望所归的詹天佑被任命为京张铁路会办兼总工程师，负责整个工程的实施。消息传出后，国内外舆论大哗。一些外国人根本不相信中国人能够自己完成这样艰巨的工程，说什么“能够修建京张铁路的中国工程师还没有出世呢”；国内也有人嘲笑詹天佑“胆大妄为”、“不自量力”。面对这些压力，詹天佑不为所动，针锋相对地反驳道：修造京张铁路的中国工程师“不仅已经出世，且现在存于世也”，并且坚定地表示，中国人不仅可以用自己的力量建成京张铁路，而且还要做到“花钱少，质量好，完工快”。
京张铁路虽然只有二百多公里，但却穿越燕山山脉，沿途山势陡峭，地形险要，施工艰难为他处所罕见。詹天佑满怀为国争光的激情，不辞劳苦地带领其他工程人员跋山涉水，往返数次，勘测了三条路线，最后确定了经过南口、居庸关、八达岭的现行路线。这条路线不仅比金达所测定的距离大为缩短，而且隧道工程也减少了两千多米。
在施工过程中，詹天佑以非凡的毅力和决心，全力以赴地进行工作。他把总工程师办事处搬到工地，日夜战斗在施工第一线。他不顾塞外凛冽的寒风和漫天灰沙，奔波于崇山峻岭之间，亲自指导施工，创造性地解决了一个又一个难题。修筑南口至八达岭的线路时，詹天佑为了减少长度和弯道，采用了千分之三十三的爬高坡度，设计了两辆机车推挽列车的配套方案，保证了行车的安全与速度。他创造性地运用“折反线”原理，在山多坡陡的青龙桥路段，设计了“人字形”（或称“之字形”）展线方案，使关沟的展线坡度降低到千分之三十三以下，八达岭隧道长度减少了一半。开凿八达岭隧道，最初只从两头开凿，每日仅能掘进二尺多，效率甚低。詹天佑见费时太久，便采用直井凿开法，使原来的两个工作面变成六个工作面，加快了工程进度。在詹天佑和广大员工的努力下，1909年7月4日，路轨接至张家口。这条铁路自1905年9月动工，只用了四年的时间就大功告成，比原来计划提前了两年，经费节省了三十五万两白银。在半殖民地半封建的历史条件下，中国依靠自己的工程师和建筑工人，用不长的时间，建成难度大、成本低的京张铁路，的确是一个奇迹。这充分显示了中国人民的聪明才智，提高了国人自办铁路的信心，增强了民族自豪感。京张铁路的建成，使詹天佑誉满中外，从此，他的名字就与中国铁路事业紧密地联系在一起了。