京张铁路“中隔高山峻岭，石工最多，又有7000余尺桥梁，路险工艰为他处所末有”特别是“居庸关、八达岭，层峦叠嶂，石峭弯多，遍考各省已修之路，以此为最难，即泰西诸书，亦视此等工程至为艰巨”。“由南口至八达岭，高低相距一百八十丈，每四十尺即须垫高一尺。”中国自办京张铁路的消息传出之后，外国人讽刺说建造这条铁路的中国工程师恐怕还未出世。詹天佑亲率工程队勘测定线，由于清政府拨款有限，时间紧迫，詹天佑从勘测过的三条路线中选定由西直门经沙河、南口、居庸关、八达岭、怀来、鸡鸣驿、宣化至张家口。当年修建京张铁路最困难的一段是南口至八达岭一带的关沟段，不单地势险峻，而且坡度很大。 1905年5月，京张铁路总局和工程局成立，以陈昭常为总办， 詹天佑(车前右三)京张铁路修成时合影
詹天佑为会办兼总工程师，1906年詹天佑又升为总办兼总工程师。詹天佑把京张铁路全线分为三段：丰台到南口为第一段，南口到康庄为第二段，康庄到张家口为第三段。京张铁路在1905年9月4日开工，12月12日开始铺轨。1906年9月30日第一段工程全部通车。1908年9月完成了第二段工程。1909年4月2日火车通到下花园。经过四年建设后，1909年8月11日建成，10月2日通车。施工时间比原定缩短了两年；而建造成本亦比原来预算节省了三十五万两白银（也有一说是节约了二十八万两）。总费只有外国承包商过去索取价银的五分之一，可谓花钱少，质量好，完工快。在事实面前，外国人也不能不折服。京张铁路是中国人自行设计和施工的第一条铁路干线，是中国人民和中国工程技术界的光荣。 京张铁路平面图
修建京张铁路时，詹天佑有多项创举。青龙桥段铁路穿越军都山，南口和八达岭的高度相差180丈，坡度极大，在22千米线路区段内用折返方法，设计、修建了著名的青龙桥车站“人”字形铁路轨道。引进国外大马力机车，并使用双机牵引，解决了运输动力问题。开凿1,092米长的八达岭隧道，曾经有诸多外国专家断言：如不使用外国的先进机械以及技术人员，仅凭中国人的力量不可能完成。在詹天佑的策划指挥下，八达岭隧道采用南北两头同时向隧道中间点凿进的同时，采用中部开凿两个直井，分别可以向相反方向进行开凿，增加工作面；使用强力炸药爆破等措施，依靠人力建成了这条中国筑路历史上的第一条长大隧道。 另外京张铁路的比较重大的工程还有200米长的钢架结构的怀来大桥，这是京张铁路上最长的一座桥；下花园到鸡鸣驿矿区岔道一段虽不长，工程极难。右临羊河，左傍石山，山上要开一条六丈深的通道，山下要垫高七华里长的河床。詹天佑即以山上开道之石来垫山下河床。为防山洪冲击路基，又用水泥砖加以保护。詹天佑制定统一的铁路工程标准及行车规章制度，为中国铁路建设及管理的标准化奠定了基础。

外国人的阻挠、高山深涧、黄沙满天、狂风怒号、隧道挑水难。
一、詹天佑
1.詹天佑(1861年4月26日至1919年4月24日，英文名:Jeme Tien Yow)，汉族，字眷诚，号达朝 。 祖籍徽州婺源，生于广东省广州府南海县(现广州市荔湾区恩宁路十二甫西街芽菜巷42号)，12岁留学美国，1878年考入耶鲁大学土木工程系 ，主修铁路工程。他是中国近代铁路工程专家 ，被誉为中国首位铁路总工程师。其负责修建了京张铁路等工程，有"中国铁路之父"、"中国近代工程之父"之称。
2.1905-1909年主持修建中国自主设计并建造的第一条铁路-京张铁路;创设"竖井开凿法"和"人"字形线路，震惊中外;在筹划修建沪嘉、洛潼、津芦、锦州、萍醴(lǐ)、 新易、潮汕、粤汉等铁路中，成绩斐然。著有《铁路名词表》《京张铁路工程纪略》等。
二、京张铁路
1.京张城际铁路，又名京张高铁，京兰客运专线京张段，京昆客运专线京张段，京张高铁建成后，将成为世界上第一条设计时速350公里有砟轨道高速铁路，也是世界上第一条设计时速350公里的高寒、大风沙高速铁路。
2.全称京兰客运高速铁路北京至张家口段，起自北京北，途径沙城、下花园、宣化，抵至河北张家口，全线长约174千米，乘火车从张家口到北京的时间将缩短到一小时。2016年上半年开工，2019年底建成。
3.工程正线共设10个车站，分别为北京北站、清河站、沙河站、昌平站、八达岭站、东花园北站、怀来站、下花园站、宣化北站、张家口南站，预留东花园北站。怀来站、下花园北站、宣化北站3个为新建车站，其余均为改建车站，其中北京北、清河和张家口南为始发站。
4.2015年1月28日，北京市市长王安顺指出：“为了北京和张家口联合申办2022年冬奥会，调整了京张高铁原建设方案，时速从原来的250公里提高到350公里。”
5.2015年11月2日，国家发改委正式批复新建北京至张家口铁路可行性研究报告。