就在詹天佑大学毕业的这一年,由于清政府内顽固势力的破坏,加之美国政府推行排华政策,清政府借故中止了幼童出洋计划。清廷命令容闳将前后四批选送留美学生全部撤回。
1881年6月,一艘来自大洋彼岸的轮船,载着留美归国学生,缓缓驶入黄浦江。在120名中国官派留学生中,获得学位的只有两人,而詹天佑就是其中之一。
留学生回国后,被清政府视为异己,受到冷遇。詹天佑被认为不宜为官,竟不顾他的专业特长,将他当作次等生派到福建马尾船政局水师学堂学习海军轮船驾驶。在学非所用的情况下,詹天佑没有气馁,仍努力学习。1882 年秋天,他又以考试第一名的成绩毕业并获五品顶戴,留校任教。
1884 年中法海战爆发,10 月他受两广总督张之洞聘请,到广州黄埔广东博学馆 ( 后 改水陆师学堂 ) 任教并修筑炮台。他对中国海军的惨败深感痛心,工作之余,测绘了我国第一幅海图——广东沿海海图 ( 不幸现已失传 )。