1905年5月，有消息震動了中外：詹天佑出任京張鐵路的總工程師了！
事情的經過是這樣的：1903年，清政府打算從關內外鐵路運輸的收入中，提出一部分餘利，建築一條新的鐵路，這就是從北京到張家口的“京張”鐵路。
當時，關內外鐵路的餘利，全部控製在中英公司手裏。根據規定，如果要動用這筆錢，必須經中英雙方協商同意。因此，修建京張鐵路的計劃一定下來，英國首先提出了承包這項工程的要求。英國人說：“關內外的鐵路是向大英帝國借錢建築的，現在，你們的錢還沒有還清呢。如果要動用關內外鐵路的運輸收入，另外修築鐵路，那就一定得請英國人擔任總工程師。否則，我們不予撥款。”
接著沙俄也跳出狂妄地叫喊：“俄國政府和中國政府曾訂有條約，明文規定長城以北的鐵路，不許由別國承辦。京張鐵路有一半在長城以外，如果要請外國工程師修建，必須要請我們俄國人承包。否則，大俄羅斯帝國是不會客氣的。”
英俄雙方爭奪激烈，相持不下。最後，分別向清政府提出：中國修築京張鐵路，如果是用自己的錢和自己的工程師，則不予過問；否則，決不善罷甘休。清政府既不敢得罪英國，也不敢得罪沙俄，最後不得不任命詹天佑為修建京張鐵路的總工程師，並從國庫中撥出巨款作為築路費用。
詹天佑出任京張鐵路總工程師之事，嘲諷誣蔑的惡浪平地而起，國內的“軟骨頭”們說：
“這是不自量力！”
“這是膽大妄為！”
國外的洋人更是大放厥詞：
“中國工程師決不可能完成這樣艱巨的工程！”
“中國會修這條鐵路的工程師還沒有出世呢！”
詹天佑聽到這樣的“昏話”和“狂話”，簡直把肺都氣炸了，他憤慨地說：“真是欺人太甚！我們就是要用中國人的技術力量，來修建中國的鐵路。中華之大，人才濟濟，修建一條鐵路能難住我們嗎？”
他首先籌建起京張鐵路工程局，組織起少得可憐的鐵路技術人員，由他統一調配使用。隨後，他立即帶領一部分技術人員，開始了大規模的測線工作。
鐵路線全長200多公裏，中間橫亙著燕山山脈，地形複雜，形勢險要。特別是從南口往北，經過居庸關、青龍橋到八達嶺這20多公裏的線路，地勢步步升高，盡是懸崖峭壁，測量極其艱難。
詹天佑從不在困難麵前屈服。他和工程技術人員一起，背著標杆、經緯儀等測量儀器，攀懸崖，登峭壁，定點、測距、製圖……工程人員怕他吃不消，他卻勉勵工作人員說：“全世界的眼睛都在望著我們，我們必須成功！”詹天佑對勘測的質量要求極其嚴格。有些工作人員測過的地點，他怕有差錯，就又帶著儀器去複勘一遍。有一個青年技術人員對此很不高興，背後說：“你既然不放心，自己還要測量，又何必叫我們測量呢？”