在这些民用科技当中，铁路建设取得的成就比较突出。中国的铁路事业开展较晚，直到1881年，出于运输煤炭的需要，清政府在唐山至胥各庄修建了一条长10多公里的铁路。同时，还制造了一辆火车，这台机车虽然使用的是进口卷扬机上的锅炉，车轮及车身钢材也是进口的，但是仍然是近代技术史上在中国制造的第一辆机车。在此后的铁路兴修的过程中，随着实践经验的不断积累，一些中国工程师开始走上独立主持铁路的设计工作，并取得了相当大的成绩，赢得了国际同行的尊重。在这些工程师当中，詹天佑是其中的佼佼者。
詹天佑像
詹天佑（1861—1919），字眷诚，广东南海人。1872年，他作为清政府派出的第一批幼童官费留美的学员之一，在容闳的带领下赴美国留学。经过数年学习，1881年他获得了耶鲁大学雪费尔科学学院的土木工程科学士学位。同年秋，回到中国。1888年，受聘为中国铁路公司工程师，参与修筑津塘铁路（天津至塘沽一线）。1891年，清政府决定修建关东铁路（含关内段），詹天佑升任为分段工程师。1892年，铁路修至滦河，在造桥工程中，英、日、德籍工程师筹划相继失败，詹天佑承担了修桥任务。他仔细地研究了滦河河床的地质构造，掌握了第一手资料并吸取以往外籍工程师失败的教训，采用压汽沉箱法修筑桥墩，在中国铁路修筑史上首次采用这种方法，并获得成功。由于在工程中的杰出表现，1894年詹天佑被选为英国土木工程师学会会员，“这是外国人第一次吸收中国人参加其有较大代表性的学术团体”，[11]为中华民族赢得了荣誉。1902年，詹天佑主持修建新城高碑店至易县西陵梁各庄的谒陵专用线，即京汉铁路新易支线，这是中国工程师第一次独负全责修建铁路。在这条铁路的施工过程中，他突破了原来的“路基需要风干一年才能钉道”的筑路陈规，在保证质量的前提下，一边垫路基，一边铺铁轨，在别人认为不可能完工的时间期限中完成了施工任务。1905年，由北京通往张家口的京张铁路开始兴修。在直隶总督、督办铁路大臣袁世凯的举荐下，清政府任命詹天佑为京张铁路总工程师兼会办，1907年又进一步任命其为总办。接任之后，詹天佑立即建立起一支由北洋武备学堂附设铁路工程班学员、山海关铁路学堂毕业生以及在修筑关内外铁路中共事多年的熟练工人等组成的工程技术队伍，并拟定了选线方案。在艰苦的实地勘探工作基础之上，通过反复比较研究以后，詹天佑确定京张铁路的线路，即由南口关沟穿过，经自古以来就有“天险”之称的居庸关、八达岭一带通往张家口，长约200公里。消息传出，在外国工程界引起了很大震动，他们对中国人能否胜任这样的艰巨工程产生相当大的怀疑。有人更是直接加以讥讽，认为“中国工程师能建筑铁路通过南口者，此人尚未出世”。外国人持如此态度，除了其固有的轻视中国的心理之外，工程的巨大难度也是他们作出这种判断的重要理由。京张铁路虽然不长，但是路段地形十分艰险复杂。按照欧美人的设计，仅南口关沟段要在悬崖绝壁上修起一条陡险的铁路，穿过八达岭需要开凿一条长达2000多米的隧道，工程的艰险在当时世界上也是少见的。面对外国人的怀疑和讽刺，詹天佑以兴修京张铁路的成功向世界证明了中国能修这段铁路的工程师不仅已经出世，而且完全可以胜任。整个铁路工程的难度最大的是关沟段，解决这一路段的关键问题是铁路爬高和开凿越岭隧道。詹天佑在其他工程技术人员的配合下，精心设计和成功实施了一系列创造性的筑路、开洞方案。南口至八达岭高低相差180尺，按照一般设计要求，火车爬山时每升高1尺，至少有100尺的线路。而整个南口关沟段的长度仅为33里，在短距离内将铁路大大抬高，如果采用一般做法，势必要增加长度和弯度。根据实际可能，詹天佑大胆地推翻了以往成例，采用了千分之三十三的爬高坡度，即每修筑1000米线路就垫高33米。为了克服由此引起的上下陡坡的困难，他采用两辆机车推挽列车的办法，既有效地减少了铁路的长度和弯度，又保证了行车的安全与速度。在青龙桥车站附近，修筑了一条“人”字形铁路，也用很陡的坡度使火车先往西走一段，升高一层，然后再往东走一段，再上升一层，因而在原来有限回旋余地的半山中，将铁路抬高，同时也就将隧道的高度提高，减少了隧道的长度。这样，八达岭的隧道长1091.18米，比外国工程师的设计减少了一半，还取消了鹞几梁、九里桥等地的隧道，大大节省了工程用款、缩短了工期。在隧道开凿时，他改变了传统开凿隧道仅从两端施工的做法，采用中部凿井法，从山顶打下两口竖井，到达路基高度，再分两头向洞口开凿。这样就有6个工作面可以同时施工，仅用18个月时间就打通八达岭隧道，使工期缩短了一半。1909年9月，京张铁路全线竣工。它的全部工程都是由中国人自己修建的，施工期不满4年，共用工程款600多万两，这是当时成本最低的铁路干线之一。