為了解決工程技術人員的短缺，詹天佑先後招募牟、嚴德清等工程部門和山海關鐵路學校的幾名工科學生到京張鐵路工作。
對於道路建設政策，詹天佑認為鐵路越早建越好，會粉碎外人的輕視；二是資金可以盡快收回；第三，可以盡快培養自己的工程系，支持其他道路的建設。
1905 10，京張鐵路開工建設。本著創新精神，詹天佑壹方面采取新的技術措施，因地制宜引進國外新技術設備；另壹方面，為保證公路建設任務的完成，制定了許多先進的管理方法和制度，為全國其他公路所效仿。
壹、精挑細選機車，精挑細選線路。
1.在選擇線路最大坡度時，要註意機車類型的選擇。從居庸關到南口八達嶺，路線不長，但高度相差甚遠。而且山周圍都是山谷，沒有地面旋轉。雖然我們盡力延長路線，但我們只得到30英尺和1英尺的坡度。詹天佑毅然選擇了最大坡度的三十分之壹，這是壹條罕見的大坡度山區鐵路線。起初，它采用2-6-0型雙引擎機車進行牽引。我們和在美國從事機車制造的同學E.P.Lord商量後，決定從英國北影公司購買0-6-6-0 Mallet機車，於1908到達關溝段施工現場，先後購買了4臺機車，然後繼續從美國鮑德溫工廠(Ba1dwin)購買。1909買了3臺美國利馬廠生產的泰山路機車和謝伊齒輪傳動立筒機車，1912繼續買了3臺。
修建張靜路時，根據大規模機車運用的需要，設置了機車設備和機車維修廠。此外，為解決機車用煤問題，還專門成立了雞鳴山煤礦，修建了雞鳴山煤礦支線和門頭溝煤礦支線。
2.為了解決八達嶺線穿山問題，詹天佑對青龍橋周邊地區進行了仔細的選擇和勘測，最終決定從詩佛寺上山，進入青龍橋東溝，折回並穿越八達嶺形成之字形線路，在1091米處開挖八達嶺隧道，比初測時從詩佛寺向西開挖的隧道長度縮短了近壹半，並成功解決。但他明確指出，之字形選線方案是在當時建設資金和工期的特定條件下不得已而為之，如果能采用螺旋環線則更有優勢。
3.封溝段采用1/30大匝道，對保證行車安全極為重要。因此設置了保險叉，以便發生故障時，列車可以進入反向坡道的保險叉線，確保安全。關溝段共有12個安全叉，其中站內4個，區間8個。
此外，為保證行車安全，通車後制定並實施了特別行車措施。
4.當時張靜路使用的鐵軌是重型鐵軌，85磅重的鐵軌(每米約42公斤)用於主線和站線。溝渠封閉部分使用特殊的強化桑德伯格型鋼軌。針對鋼軌在大坡度上容易爬行的問題，也采取了切實有效的防爬措施。
第二，因地制宜，力求項目又快又穩。
1.八達嶺隧道，長1091米，是全線的重點工程，也是國內第壹座千米以上的隧道。為了加快人工挖掘的進度，采用了豎井法。據介紹，挖掘了壹口大井和壹口小井，“洞身中間開了壹口大井，兩頭並進。”大上有壹座通風建築，至今仍在使用。西洞外小井遺跡找不到了。另壹個關鍵工程，居庸關隧道，長367米。采用兩端開挖法。報道稱:“鑿井法原計劃用於居庸關洞，後來山太高，離洞太遠，施工難度很大。兩者相比，兩頭挖的方法合適。所以，雖然鑿井是開長孔的好辦法，但也要仔細考察地形，不能墨守成規。”“居庸關洞最難在五六百尺中間。原因是它位於適當的關城之下。泥土和石頭是脆的。每次下雨都是泥水交接。雖然有炸藥，但也無能為力。以寬厚之木為支，錯期穿小軌，漸作攻。”
八達嶺隧道僅用18個月就建成，拉開了中國自主修建長大隧道的帷幕。隧道開挖使用的炸藥為拉克勞炸藥，爆炸威力強，但性能穩定。為了施工安全，這種礦用炸藥在詹天佑隧道開挖中首次應用。
2.對於橋梁、房屋等工程，盡量就地取材節約。關溝段共有20座橋梁，其中混凝土拱橋13座，為節省從國外訂購鋼梁的費用。為了節約水泥，采取了在混凝土中添加片石的措施。住房建設，也講究節儉。
三、確定標準，第壹階工程規範。
詹天佑十分重視工程標準化工作，主持編制了中國鐵路第壹套工程標準圖《京張鐵路標準圖》。包括橋涵、軌道、線路、隧道、車庫、水塔、吊車、房屋、公交車、車輛限界等49項標準。在京張鐵路建設中加強了項目管理，保證了工程質量，為國內其他鐵路建設提供了很好的借鑒。鑒於中國早期鐵路工程標準的混亂，他在主持修建京張鐵路時，還上書清政府，提出了統壹全國鐵路工程標準的具體建議。他堅持認為國家標準軌距應為4英尺8英寸半(即1.435米)，中國應借鑒西方國家的經驗，不要走采用窄軌的彎路。他還對線路坡度、橋梁荷載、路基寬度、線路最小半徑、限制坡度、站臺高度、車輛限界、機車載重、車鉤安裝等標準作出了規定。隨後，清政府制定了《鐵路建設國家技術標準》，詹天佑被任命為清政府商郵部路務委員、顧問。
在上述給清政府的建議書(提交商務部)中，詹天佑還建議在全國範圍內采用當時世界上最先進的自動車鉤，即Janney Cou-pler。這種車鉤在我國鐵路上仍然充滿活力，給鐵路運輸帶來巨大效益。詹天佑的真知灼見，將造福後人。
第四，創新管理，做中國公路建設的先行者。
1.精簡機構，加強管理，提高效率。
京張鐵路總局原位於天津市河北省新馬路賈家橋。詹天佑為了降低工作水平和人員開支，方便施工，將總局遷至北京，將原來設在北京的鐵路局並入總局，在阜成門設立京張鐵路局；京張鐵路工程局設在阜成門外，分別負責運輸和施工。在施工現場，根據施工現場，指定工程部。為了掌握進度，解決存在的問題，他定期在工地上開電話會議，這是中國自己的鐵路開電話會議的第壹聲。盡管局裏很忙，他還是深入工地檢查工作。
2.建立人員考核管理制度，制定以獎勵為中心的管理措施。
詹天佑認為培養我們工程系的人才尤為重要。為此制定了《京張鐵路工程處晉升調動章程》，明確規定了工程處應具備的品德、工作能力和業績要求，定期進行考核並嚴格執行。在修路的過程中，培養了壹大批中國青年工科。這個考試晉級章程，國內其他鐵路都在效仿。詹天佑認為中國工程部的工作能力不低於外國人，堅持工資標準不能低於國外工程部。在京張鐵路修建之初，他就制定了各級工程部門和工科學生的工資標準，並結合考核制度實施，促進了工程部門的成長，有利於施工任務的完成。在京張鐵路建設期間，為了減少曠工，提高工作效率，他制定了《休假條例》，規定:“業務人員四年期滿時，允許休假兩個月，平時從未休假的，合並計算，加休兩個月。”這壹憲章的制定在當時是先進和開明的。在實行制度的同時，他還註意加強教育，提倡克己奉公，提倡工程系的團結。
3.加強物資供應管理，嚴格控制資金使用。
為了解決山區運輸困難，在選擇關溝路線之初就考慮利用原有的驛道運輸物資。工程開工後，首先加強了豐臺材料廠的建設，然後成立了南口材料廠作為材料供應基地。
詹天佑在向外國公司訂購材料和設備時，直接與外商談判，制定嚴格的質量規範，廢除材料回扣制度，防止材料和資金使用中的浪費和腐敗。在施工中，加強資金管理，講究節約，嚴格控制承包商的資金使用。
建設之初，原定第七年完工。經過兩年的建設，清政府將期限改為四年，因此後兩年的工程原計劃為四年。全體道路建設者在詹天佑的帶領下，在齊新的齊心協力下，最終順利完成了工程，節約了建設成本。1909年9月19完成路檢，在張家口舉辦茶話會；65438年10月2日，在南口舉行了盛大的開業典禮。整條鐵路的建設費用是原預算的7291860兩。清政府實際撥款7223984兩，實際支出6935086兩，比原預算節省356774兩。
京張鐵路順利建成通車，質量良好。清政府郵政部門驗收後，深感“這條道路的成功，不僅增加了我們工程部門的巨大聲譽，也有助於從事工程的人堅定自信，敢於進取！”開幕式上，廣東省代表朱琦致辭時最為激動。他說:“京張鐵路修路成功，外國人都見報了。中國修這條路的工程系還沒誕生，在五大洲都是笑話。今天詹俊獨創了這條路，對外國人來說不假。所有的道路建設和管理都是中國人做的。嘿，老公！比如詹俊，可以說是能和中國人壹起吐氣！.....中國可以自己建設鐵路項目，未來所有的礦山機械制造和其他事情都可以由中國人自己完成。今天，我希望有鐵路，也希望有礦山、森林、機械和工廠。如果非要先開，那今天的京張鐵路叫什麽？”
京張鐵路建設期間，詹天佑於1907被派往鄭州黃河大橋工地調研。1908送濟南濼口黃河大橋審定設計方案；1909送江蘇胡加鐵路項目驗收。京張鐵路通車後，他繼續修建張家口至綏遠鐵路。1909年冬，受豫商羅通鐵路(洛陽至潼關230多公裏)邀請，擔任工程顧問，與隨行工程師壹起對該段鐵路線路進行了實地勘測。確定的路線方案可以節約建設成本。