詹天佑是一个认真踏实的人，他分析总结了三个外国工程师失败的原因后，身着工作衣与工人一起实地调查，经过周密的测量。夜晚，借着幽暗的油灯，又仔细研究滦河河床的地质构造，反复分析比较，最后才确定桥墩的位置，并且大胆决定采用新方法——“压气沉箱法”来进行桥墩的施工。詹天佑的设计果然成功了，不久滦河大桥建成通车了。这件事震惊了世界：一个中国工程师居然解决了三个外国工程师无法完成的大难题。

詹天佑初战告捷后，立刻遇到了更为严峻的考验。905年，清政府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，由于中国人民的强烈反对，他们的企图没能得逞。英俄使臣以威胁的口吻说：“如果京张铁路由中国工程师自己建造，那么以后与英、俄两国无关。”他们原以为这么一来，中国就无法建造这条铁路了。在这关键时刻，詹天佑毫不犹豫地接下了这个艰巨的任务，全权负责京张铁路的修筑。消息传来，一些帝国主义分子及英国报刊挖苦说：“中国能够修筑这条铁路的工程师还在娘胎里没出世呢！中国人想不靠外国人自己修铁路，就算不是梦想，至少也得五十年。”他们甚至攻击詹天佑担任总办兼总工程师是“狂妄自大”、“不自量力”。詹天佑顶着压力，坚持不任用一个外国工程师，并表示：“中国地大物博，而于一路之工必须借重外人，我以为耻！况我中国已经醒过来了，中国人要用自己的工程师和自己的钱来建筑铁路。”

905年月，京张铁路正式开工，紧张的勘探、选线工作开始了。詹天佑带着测量队，身背仪器，日夜奔波在崎岖的山岭上。一天傍晚，猛烈的西北风卷着沙石在八达岭一带呼啸怒吼，刮得人睁不开眼睛，测量队急着结束工作，填个测得的数字，就从岩壁上爬下来。詹天佑接过本子，一边翻填写的数字，一边疑惑地问：“数据准确吗？”

“差不多”测量队员回答说。

詹天佑严肃地说：“技术的第一个要求是精密，不能有一点模糊和轻率，‘大概’‘差不多’这类说法不应该出于工程人员之口。”接着，他背起仪器，冒着风沙，重新吃力地攀到岩壁上，认真地复勘了一遍，修正了一个误差。当他下来时，嘴唇也冻青了。

不久，勘探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，其中最长的达一千多米。詹天佑经过精确测量计算，决定采取分段施工法：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。这样既保证了施工质量，又加快了工程进度。凿洞时，大量的石块全靠人工一锹锹地挖，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，同挑水，一身污泥一脸汗。他还鼓舞大家说：“京张铁路是我们用自己的人、自己的钱修建的第一条铁路，全世界的眼睛都在望着我们，必须成功！”“无论成功或失败，决不是我们自己的成功和失败，而是我们国家的成功和失败！”