1909 年10 月2 日，京張鐵路通車典禮在南口舉行，一萬餘人參加了這個典禮，不但有中國人，還有很多外國人。典禮前，這些人紛紛向京張鐵路的總工程師詹天佑道賀，詹天佑則謙遜地說：「這是京張路一萬多員工的力量，不是我個人的功勞，成績應該屬於大家的！」
為什麼會有這麼多人向詹天佑道賀？因為，當時修築這條鐵路真的是太艱難了。而且這條鐵路完全由中國人自主設計、自主施工，其難度可想而知。而這條鐵路順利通車了，這是中國人的驕傲。
張家口是軍事重鎮，也是重要的南北貿易要衝。為了促進貿易交流，時任督辦鐵路大臣的袁世凱和會辦大臣胡燏棻聯合上奏清廷，建議修一條從張家口到北京的鐵路。光緒三十年(1904)，清廷批准了袁世凱的建議，下旨撥用關內外鐵路的部分餘利，用以修建鐵路。
項目批准後，由誰來主持修建，成了個大問題。當時，英國和俄國都想爭奪這條鐵路的修築權，兩個列強明爭暗鬥，清政府夾在中間，很不好受。英俄都是強國，大清哪一方都得罪不起。
最終，袁世凱權衡利弊後，決定不用洋人，全由中國「自辦」。下定決心後，於光緒三十一年四月(1905 年5 月)，在天津成立京張鐵路局，同時又在北京成立工程局，任命陳昭常為總辦，詹天佑為總工程師兼局務會辦。具體籌建、設計、施工等工作由詹天佑負責。
為何這一重任會落到詹天佑的肩上呢？這和詹天佑的身份是分不開的。
詹天佑生於1861年4月26日，廣東廣州人。是第一批留洋幼童，12歲就到了美國，在美國考取耶魯大學土木工程系 ，專業就是鐵路工程。
從美國回國後，他被派往福州船政局，學習海軍輪船駕駛。清光緒十四年（1888年），由開平礦務局留美同學鄺孫謀介紹，到天津中國鐵路公司任工程師，從此開啟了他的鐵路生涯。在主持修築京張鐵路之前，他已經參與修築了古冶至山海關的鐵路、天津至盧溝橋的鐵路等，具有高超的鐵路修築技術和豐富的經驗。
當時，英國方面仍不死心，一心想要搶奪修築權。英國人金達前往南口，對正在勘測線路的詹天佑說：「從南口到岔道城之間的路線（關溝段）困難程度大大超出我的料想，中國人不能承擔開挖山洞工程，必須採用外國包工。我願招人投標承攬合同。」
詹天佑明確告訴他，此線「袁總督已奏明皇上，不使用外國人」。
當時，一些外國人和外國報刊公開宣稱「中國能開鑿關溝段之工程師尚未誕生於世！」 他們說：「中國人想不靠外國人自己修鐵路，就算不是夢想，至少也要過五十年才能實現！」就是一些本國報紙，也認為中國人自己修鐵路是「自不量力」、「膽大妄為」。
然而，詹天佑並不被這些言論所左右。他用他的專業知識和豐富經驗，從科學的角度開始了京張鐵路的修築工作。
詹天佑認為，修築鐵路，選線最為重要。為了尋找一條理想路線，詹天佑不僅多方搜求資料，實地考察勘測，而且還親自訪問當地農民，徵求意見。他常常騎著毛驢在崎嶇的山路上勘查。白天翻山越嶺，晚上還要伏在油燈下計算、繪圖、撰寫工程日記。歷時40多天，往返行程千餘裡，終于于6月24日完成了全線的測繪任務。
詹天佑經過實地勘、反覆論證，確定了由京奉鐵路柳村車站起，經西直門到南口，沿關溝越嶺，在八達嶺過長城，出岔道城，再經康莊、懷來、沙城、宣化而達張家口這一線路。
面對艱巨的工程，詹天佑深感責任重大。他說：「此路由中國籌款自辦，為各省倡，惟責重益覺才輕，而圖終必先慮始，固不敢鋪張從事，致巨款虛糜，亦不敢苟且速成，貽外人口實。」
在寫給一個外國友人的信中，他說：「全體中國人和外國人都在密切注視著我的工作，如果我失敗了，那就不僅是我個人的不幸。因若如此，中國工程師將失掉大眾的信任。」
在整個施工過程中，詹天佑充分發揮了他的科學精神，縝密而慎重，攻克了一個又一個在外國人看來都難以解決的難題。
在京張鐵路修築中，詹天佑首次制定了工程規範。他非常重視工程標準化，主持編制了京張鐵路工程標準圖，包括京張鐵路的橋梁、涵洞、軌道、線路、山洞、機車庫、水塔、房屋、客車、車輛限界等，共49 項標準，是為我國第一套鐵路工程標準圖。這一創舉，既保證了工程質量，又為修築其他鐵路提供了借鑑。
京張鐵路的建成，完全打破了外國報刊的預言，極大地振奮了民族精神，受到中外各方面的讚譽。清政府授予詹天佑工科進士第一名的榮譽稱號。他也被譽為「中國鐵路之父」。