1872年7月8日年仅12岁的詹天佑作为中国第一批官办留洋学生留学美国。
詹天佑在美国先后就学于威哈吩小学，弩哈吩中学，1881年又以优异成绩毕业于耶鲁大学，并写出题为《码头起重机的研究》的毕业论文，获学士学位，并于同年回国。
回国后詹天佑入马尾船政学堂学习，学成后派往福建水师旗舰“扬武”任炮手，参加了马尾海战。战后被调入黄埔水师学堂任教习。
1888年，詹天佑由老同学邝孙谋的推荐，到中国铁路公司任工程师。被湮没了七年之久的詹天佑才有机会献身于祖国的铁路事业。此时正值天津-唐山铁路施工，他不愿久居天津，就亲临工地，与工人同甘共苦，结果只用八十天的时间就竣工通车了。