童年私塾读书，12岁时被清政府选为第一批留美幼童出国求 学。经小学、中学毕业，考入耶鲁大学土木工程系学习铁路工程一科，21岁大学毕业，获学士学位。

    回国后用非所学，被派去当兵轮驾驶员，曾参加中法马尾海战争，英勇抗击法国侵略军。光绪十二年，改任博学馆洋文教习兼测绘海图工作。

    光绪十四年，任中国铁路公司工程师，被英国工程研究会选为会员。此后历任津榆、锦州和萍醴工程师、新易铁路总工程师、京张铁路总办兼总工程师、洛潼铁路顾问总工程师等职。

    宣统元年，受赐工科进士，任留学学生主试官、邮传部顾问官、学部咨议官，并派去宜昌任商办四川铁路公司总工程师。

    民国元年，任粤汉铁路会办，被公举为“中华工程师学会”会长。民国三年，任粤汉川路督办，孙中山大总统晋升其为上大夫少卿衔，委为交通部总长，奖给二等宝光嘉禾章。民国八年，受北洋军阀政府派往哈尔滨，任协约国监督远东铁路会议代表兼该会技术部之中国代表。同年四月十五日，因病请假回武  汉，于二十四日逝世，终年59岁。

    詹天佑的一生，为中国铁路建设作出了卓越的贡献。

    在修建津榆铁路架滦河铁桥时，英、日、法三国的工程师指挥打桩均告失败，詹天佑采用中国传统方法配合机器进行打桩，获得成功。

    新易铁路是中国工程师自修铁路的开端，詹天佑只用四个月建成，提前二个月完工，受到那拉氏和袁世凯的赏识。

    京张铁路由于英、俄争夺筑路权相持不下，决定中国自建，外国人讥笑中国“不自量力”、“胆大妄为”，詹天佑决心为祖国争光，细致测量，精心设计施工。开凿居庸关和八达岭两个隧道时，在没有新式开山机、抽水机和通风机设备的困难情况下，詹天佑创造性地采取两端开凿、中开竖井的施工法，顺利解决了难题。并对地势陡险、坡度大的八达岭，设计开成“人”字路线，使列车顺利行驶。行车时遇到车厢脱节，还仿造了自动挂钩，人称“天佑钩”。此条铁路六年计划，四年竣工，为国家节约了28万多两银 子。当时被外国铁路工程师视为奇迹。