1、出洋留学
清乾隆二十五年曾祖父万榜，因经营商业，携家眷于自原徽州府婺源县到广州府定居。在南海县申请入籍，经南海县府批准入籍。父詹兴洪，以代写书信刻印章谋生。
清同治元年至十年詹天佑幼年就学于私塾，清同治十二年詹天佑入美国康奈狄克州威士哈芬（West Haven）小学。寄宿于校长（.L·H·Northrop）家中 。
因为成绩优异，清光绪四年在纽哈芬希尔豪斯中学毕业，为全校第二名。考入耶鲁（Yale）大学谢菲尔德（Sheffield）理工学院土木工程系并专习铁路工程。
并且在耶鲁大学学习成绩优异，获得数学第一名奖金。
2、回国任教
清光绪七年为耶鲁大学优秀生联谊会会员。在耶鲁大学毕业。本来原定继续实习研究三年之计划未能进行，毕业论文题目为“码头起重机研究”。毕业后立即回国，当时清政府下令提前撤退留美学生。回国后，被派往福州船政局后学堂学习海军轮船驾驶，成绩优异，得五品军功。
并且在广东博学馆任教习，修筑沿海炮台和测绘广东沿海海图（为我国第一幅海图），与谭菊珍举行了结婚典礼。
3、修筑铁路
清光绪十四年由开平矿务局留美同学邝孙谋介绍，到天津中国铁路公司任帮工程师，从事塘沽到天津铁路铺轨工程，任中国铁路公司帮工程师，修筑唐山至古冶铁路。由唐山一直修到了山海关铁路。
并且在清光绪十九年修建古冶至山海关段最艰巨工程——滦河铁桥。
4、参与革命
清宣统三年京张与张绥铁路合称京张张绥铁路，成立工程总局，并设立张绥工程处。赴广州就任粤路总理，并自兼总工程师。邝孙谋离粤路北上，任京张张绥铁路总工程师。广州至黎洞通车。
清政府将商办铁路强行收归国有。川汉铁路被迫停工。6月，粤路公司致电川路公司称保路机关所已成立，请协力保路 。辛亥革命爆发时，在广州领导广东省商办粤汉铁路总公司全体人员坚守岗位，制止离散，保证列车照常运行，以实际行动迎接辛亥革命。
5、民国工程
中华民国元年5月，在广东省商办粤汉铁路总公司迎接孙中山先生视察。任粤汉铁路会办。
孙中山视察京张铁路和张绥铁路工程处，总工程师邝孙谋陪同视察，表示认可。同时被被授给三等嘉禾章。在广州创立广东中华工程师会，被选为首任会长。
当时，国外工程界研究发展独轨铁路，公在广州演说介绍国外研制的单轨铁路。詹天佑被选为英国混凝土学会会员。詹天佑任中华全国铁路协会评议员。年内广州至连江口通车。
