然后在隧道的两端，每端配备 60 人，从两头同时开工，向中点凿进。60 人中凿工 40 名，土石运输工 20 名，凿工以 2 人为一排，一个拿钢钎，另一 人拿铁锤，轮流用钢钎在岩石上打出两米深的炮眼，再装上炸药，爆炸坚硬 的岩石。而炮眼的大小、深浅、方位以及装药的分量，都由詹天佑来亲自掌 握。
在开凿居庸关隧道中，以中间的二三百米为最难，因为这一段工程正在居庸关关城下，土石松脆，又值雨季，泥水齐流，炸药也不能施其威力，所以只能用大木方支撑，并用小钢轨穿错其间，节节前进，解决工程上的困难。
当隧道凿进几十米以后，山顶的泉水渗入洞中，当时又没有抽水机，洞中泥泞，工程进行很困难。但詹天佑并不灰心，他带头挑着水桶去排水。他常常十天半月和工人们在一起吃住，不离开工地。凿洞工程到一定尺寸时，就用水泥砌边墙环拱和作水沟等工作，因为洞身凿到若干尺时，必须用边墙环拱
抵御两旁和顶上的土石，以免塌落，水沟是用以排泄积水之用的。
居庸关隧道工程开工以后，中英公司以及其他帝国主义所豢养的外国工程人员，常常三五人一行，借打猎之名，去偷窥工程。对于中国人自己修建铁路，他们是一直不甘心的，他们盼望着詹天佑失败，以便伺机攘夺开凿隧道工程的优先权。同时这些帝国主义分子还在报章杂志上对中国工程人员加以诬蔑。此外，他们还到处活动，企图夺得筑路权，如光绪三十二年（1906年）三月，日本包商雨宫敬次郎上书督办铁路大臣袁世凯说：“京张铁路须 要开凿山洞 6000 英尺，而中国的工程技术人员能凿隧道的极少，工人又没有 经验，若仅仅靠人工来开凿此项工程，我认为很难完成。”因而，他建议袁 世凯：仿用日本东京至甲府铁路的办法，用机器开凿隧道，并延聘日本技师 和钻工指导开凿隧道的技术。雨宫的建议表面上好像是招揽工程图利，而实 际上是对中国工程技术人员的蔑视。
与此同时，帝国主义分子如金达等仍然疯狂地从中破坏，力图攘夺京张路的筑路权。詹天佑在日记中彻底揭露了他们相互倾轧的丑态。他写道： 1905 年 5 月 20 日在居庸关遇到金达先生，他由张家口回北京。他说南口至岔道这一段路工的困难，出乎他的意料之外，据他估计京张全线费用包 括车辆在内，需银 700 万两。他说中国不能担负开凿山洞的工程，因为中国 没有通风机和抽水机，势必雇佣外国包商。他建议雇佣日本包商，日本包商 不但有通风机和抽水机，而且价格比其他外商都便宜，他可以找他们来承揽 这一工程。……我问他 700 万两的预算是谁拟制的。金达答道是他拟制 的。……我又告诉他说袁总督在折奏中已呈明不用一个外国人。金达说俄国 告诉胡橘棻不要用外国人，这是一个误传，因为英国公使曾对他说过，英、 俄之间对于此事并无这样的协定。

我又在路上遇到摩力生博士，他对我说他非常高兴看到中国正在建设京张路。他忠告我不要雇佣任何日本人，日本人正想插足进来。日本驻京公使就在试图推荐两个日本人，摩力生说假使有其他列强反对的话，英国一定做他们的后盾，因为这是他们的责任，他们有同盟关系。
詹天佑还在日记中揭露了奥地利领事鲁德魏格想替匈牙利工厂垄断京张路车辆的事实： 1905 年 8 月 26 日，天津奥地利领事鲁德魏格来访，问我要不要从匈牙利工厂购买京张路的车辆。他说：“我知道唐山厂不能制造车辆，故前来介绍。”我和陈昭常郑重地答复他说：“如果中国唐山厂不能替京张路制造车辆，我们将到天津各厂家去买。……我们绝不会找你，也不会找其他的厂家，唯一的方法是到我们自己的工厂买。”詹天佑截钉截铁地拒绝了鲁德魏格的兜揽。

京张路的全体员工在詹天佑的领导下以实际行动粉碎了帝国主义分子的 幻想，于光绪三十四年（1908 年）四月十四日凿通居庸关山洞。
居庸关隧道开工后不久，八达岭的隧道工程也接着开工。八达岭隧道总长三倍于居庸关隧道。詹天佑根据具体情况，认为八达岭隧道洞身过长，如果从两端对凿，不仅不容易准确掌握，而且耗时较长。所以他决定用中距离凿井的办法。就是在洞身的中部开凿一座大井，重直下去分向洞的两端开凿。
其工程办法是先将中线和水平测准以后，即施工进行开凿，等到凿进稍深以后，在井口架设辘轳，以便载运工人上下，运出井内土石和积水，并将井外 的器材炸药等运入井内。这个直井深 25.6 米，直径 3 米。井工完后，把原定 的中线移到井底，据中线方向分头进凿。后来，詹天佑发现井内炭气很重， 影响工人操作和健康，又命令在井口设扇风机，连接铁管，输入空气，并用 手拉风箱补助之。他还考虑到通车以后，洞内检修工人的安全问题，因而在 洞内设避险洞和通风楼。通常隔 91.5 米有一个避险洞。这样在火车过洞的时 候，工人就可以暂入避险洞，以免发生危险。詹天佑就是这样处处为工人着 想。这条世界知名的长达 1145 米的八达岭隧道，在詹天佑正确设计和工人们 集体创造下，战胜了一切困难，于 5 月 20 日全部打通了。
詹天佑于打通了这两个隧道以后，特地邀请外国工程界金达、喀克斯等人来工地参观，并为他们开一个工地茶会。当他们坐着专车巡视过新修的两个隧道以后，金达、喀克斯以及日本人雨宫等都不得不对詹天佑领导下的京张路全体员工表示敬佩。詹天佑在日记中写道： 1908 年金达到工地参观后表示敬意。10 月 21 日来信说：“我在南口承招待深为感谢。你已很经济地完成了十分完善的工作，这要归功于你和部属。”
这时，关沟段的几段艰险工程已基本解决，其余两个不长的隧道——石佛寺、五桂头，接着也胜利完工了。
隧道工程虽然全部胜利完成，可是八达岭附近地势陡，坡度大，怎样才能使列车爬上这关沟的最高峰呢？如果沿山直上，直达岭巅，坡度太大，不仅行车危险，而且工程造价也过大。詹天佑便从青龙桥起，利用折返线的办 法，依着山腰作“人”字形的轨道，车到这里，改用 2—8—8—2 大马力机车 两个，一个在前面拉，另一个在后推，先推列车前进，到交叉点再往上拉。 这样不仅缓和了路线的倾斜度，而且免去调机车的麻烦。加以每节车厢之间 改为自动挂钩（詹天佑钩），也就不易脱落，十几节车厢结合成为一个牢靠 的整体，在大马力机车的曳引下，缓缓地爬上八达岭的顶巅，这又是詹天佑 一大创造成果。