詹天佑勘察過三條路線，第二條繞道太遠不可取。第三是今天的豐砂線。由於清廷撥款有限，時間緊迫，詹天佑決定采用第壹條路線，即從豐臺經西直門、沙河、京南口、居庸關、八達嶺、懷來、紀明郵政、宣化至張家口，全長360裏。全線的難點在於關溝，這裏山巒重疊，懸崖絕壁，千差萬別。該項目的難度在當時全國都找不到，在世界上也不多見。坡度很大，南口和八達嶺高差180丈。詹天佑將全線分為三段:豐臺至南口為第壹段，南口至康莊為第二段，其余為第三段。
1905年9月4日開工，12年2月6日開始鋪軌。鋪軌第壹天，壹輛工程車車鉤鏈條斷裂，造成脫軌事故。這成了中國人不能自己建鐵路的證據，各種詆毀紛紛湧入。但詹天佑並沒有驚慌失措，而是冷靜思考:這條路坡度極高，車與車之間的銜接性能稍有不穩，事故難以避免。為此，他使用了自動掛鉤的方法，終於解決了這個問題。
9月30日1906，工程第壹標段全部通車，第二標段同時開工。難點在第二節。首先必須打通居庸關、五桂頭、石佛寺、八達嶺四條隧道。八達嶺隧道最長1.092米。這不僅需要準確的計算和正確的指揮，還需要新的開山機、通風機和水泵。前者對於詹天佑來說不是問題，而後者在當時的中國是沒有的，只能靠工人的雙手，其難度可想而知。他們克服重重困難，終於在9月1908完成了第二標段工程。
三標段工程難度僅次於關溝。第壹座是張靜路上最長的橋——懷來橋，它由7根100英尺長的鋼梁架起。多虧詹天佑的正確指揮，才及時完成。4月2日1909次列車到下花園。下花園至雞鳴驛礦區段雖然不長，但工程難度極大。右邊是洋河，左邊是落基山。山上要開壹條六尺深的通道，山下要墊壹條七裏長的河床。詹天佑用山上鋪路的石頭墊了山下的河床。為了防止山洪沖擊路基，用水泥磚進行防護，順利完成了第三段。
詹天佑從來不關註工程上的困難，但詹天佑對人為的障礙極為擔憂。清河有個叫廣齋的，以前是道士，是皇族宰澤的親戚，朝野都有影響力。鐵路壹過其墳，他就率眾鬧事，叫停工程，私下重金賄賂要求改道。郵政部門不敢問。北面有鄭王墓，南面有宦官墓，西面有娜拉父親桂宮墓。我想知道要浪費多少時間和金錢來改道。詹天佑以受賄為恥，從不挪用，力求留得住或留得住。最後因為五大臣出國時被炸，載澤嚇得不敢談外事，廣齋因為失去靠山，同意從其墳墻外通過。
那拉氏每年花費數千萬美元修建頤和園，卻不願意出錢修路。京張鐵路完全依靠內外鐵路的盈余，但這筆錢被英國匯豐銀行控制著。進入二期工程時，匯豐故意刁難，拖延付款，導致延期。詹天佑不善於接近有權有勢的人，又以迎合外國人為恥，因此極為憤怒。
帝國主義總想抓住這條路。工程開始時，日本人禦次郎禦宅門上書袁世凱，說:中國人無力修建這條路，還是請日本技術人員比較保險。英國人金達也來為日本說情。詹天佑斷然拒絕在這條路上雇傭任何外國人。居庸關隧道工程開工後，經常有成群結隊的外國人以打獵的名義前來窺探，希望工程失敗，以便乘人之危。詹天佑以優異的成績為中國人民定下了這壹基調。
京張鐵路竣工典禮
這條路原定6年完工，詹天佑終於在8月1909，11通車，提前了兩年，節省了28萬兩白銀。張靜路的勝利建成是中國人民的勝利，是中國愛國知識分子愛國精神的充分體現。
張靜路建成後，詹天佑於1910受聘於廣東省商業粵中鐵路總公司擔任公司總理，並於2002年5月兼任約翰至四川鐵路協會辦公室。由於中國政府的腐敗無能和帝國主義在中國的競爭，這位愛國有才華的傑出工程師無法施展才華，極度焦慮。最終於2009年4月24日下午3時30分在漢口病逝，享年59歲。