中日甲午戰爭和八國聯軍攻陷北京後，清政府又被迫簽訂了喪權辱國的“馬關條約”與“北京條約”。除割地賠款外，帝國主義列強又在我國劃分勢力範圍，攫取我國的鐵路特權，控製我國的交通命脈進行政治、軍事和經濟侵略和掠奪。其時，日本《朝日新聞》寫道：“鐵路所布、即權力所及，凡其他兵權、商權、礦權、交通權，左之右之，存之亡之。一言以蔽之，殖民者操縱鐵路，即能操縱一切。
清皇室每年春天有祭陵的習俗。清陵分東陵和西陵。東陵在河北省遵化縣，西陵在易縣。西太後葉赫那拉氏決定於1903年春，去西陵祭祖，這一舉動，對剛剛被帝國主義列強侵略軍蹂躪，創傷未複的河北省人民是一個很沉重的負擔。袁世凱為迎合西太後，建議自京漢鐵路的高碑店起，另修一條直達西陵的支線——西陵鐵路(即新易鐵路)。西太後極為讚同，委袁世凱全權主持。限6個月內完工，不得貽誤祭陵日期。袁世凱當即委派英國人金達為總工程師，勘測並負責修築這條鐵路。法國駐北京公使對於中國委派英國人金達修築，馬上提出抗議，強烈要求派法國工程師承修，並聲稱這條鐵路是向法國借款修建的京漢鐵路支線，故法國工程師理應承擔這項工程。英法兩國竭力爭奪這條鐵路的修築權，互不相讓。結果雙方被迫同意由中國工程師承擔。詹天佑自然被推選為新易鐵路的總工程師。但由於英法兩國的爭執，拖延了施工時間，距離清皇室祭陵日期僅剩4個月。
1902年秋，袁世凱派詹天佑為新易鐵路的總工程師，責成他如期完成任務。詹天佑非常興奮地承擔了這項工程。這是中國工程師自修鐵路的開端。但要按期完工，談何容易。鐵路施工正值嚴冬季節，天寒地凍，材料缺乏，運輸力困難，麵對各種阻力和重重困難，詹天佑憑著愛國熱忱和一顆赤子之心，以科學求實的態度和埋頭苦幹的精神，領導和團結全體員工日夜兼程，連續奮戰，戮力修築，終於在4個月內完成了新易鐵路的全部工程。
1903年3月初，西太後啟程前往祭陵，對新修的西陵鐵路十分滿意。西陵鐵路的修建，不僅為國家節省了費用，而且還提前完成了任務。由此，詹天佑得到西太後的信任和讚譽。同時賜以四品道台。這對詹天佑是個極大的榮譽和獎賞。自此，詹天佑在中國鐵路廣大工人和工程技術人員中樹立了很高的威望，也為他後來修築北京至張家口鐵路鋪平了道路。
四
張家口在居庸關外，地處北京的西北，為通往內蒙古的重要交通線，張家口在曆史上一直是軍事重鎮。在經濟上也有重要意義，由北京至張家口是南北商旅交易的要道，每年運輸的貨物有內蒙古一帶輸出的皮毛、駝絨和南方輸入的茶葉、紙張等，在政治上清政府也急需和蒙古王公強化關係，由於軍事、政治和經濟上的需要，1904年清政府決定修北京至張家口的鐵路，仍借英資，繼續聘用英國人金達為總工程師，但是根據“北京條約”的規定，“長城以北為俄國人築路權限，不能由第三國承建。”俄國人提出抗議；英國則認為“關內外鐵路有中英借款關係，京張路是關內外鐵路的延長線，必須由英國工程師來承辦”，否則不予撥款。英俄雙方為爭奪築路權，互不相讓。經清政府多次交涉，時間拖延一年多，最後英俄雙方達成默契，共同向中國政府提出：“在中國不借外債，不聘請外國工程師的條件下，該路允許中國政府自行修築。”妄圖以此苛刻條件要挾中國。英俄雙方均認為：“詹天佑雖技藝超群，但孤掌難鳴，況且材料設備不足，必然失敗，那時再來收拾局麵，則更能獲取實利。”
當時清政府和袁世凱已知道詹天佑的才華和實力，堅定了由中國人自己修築京張路的決心，遂委任詹天佑為總工程師兼會辦。清政府鄭重聲明“不任用任何一個外國工程師，此路全部由中國人自己修築和管理，與他國無關。”