1905-1909為了發展商業，清政府決定修建京張鐵路。詹天佑被分配負責道路建設，先當總工程師兼總經理，後當總經理兼總工程師。這條路從北京到張家口，穿過杜軍山脈。地勢險峻，工程異常艱巨。長約200公裏，是通往西北的主要道路。為了爭奪修路權，英俄僵持不下，清政府決定自己修建，但信心不足。外國人議論紛紛，認為中國無力完成修路工程。詹天佑說:“中國幅員遼闊，資源豐富，壹路上的壹切工作都依賴外人，這是可恥的！”面對外國人的譏諷，他以大無畏的精神帶領所有築路人，迎難而上。齊新為國爭光。
1919第壹次歐戰結束時，詹天佑代表中國工程師學會出席遠東鐵路國際會議，冒著嚴寒趕到會議現場，與試圖侵占中國東北中東鐵路的日本代表進行辯論，獲得了中國保護中東鐵路的權利。