1914 年，詹天佑升任督办， 主持汉粤川路事。孙中山任大总统时晋升其为上大夫少卿衔，委为交通部总长，奖给二等宝光嘉禾章。长期的 劳累，繁忙紧张的工作，损害了詹天佑的健康，终于积劳成疾，健康状况每况日下。
1919 年 2 月，重病缠身的詹天佑代表中国政府出席远东铁路国际会议，为维护国家铁路权益，在会议上他大义凛然，义正辞严地驳斥企图霸占北满铁路管理权的日本代表，据理力争坚持取得了中东铁路由中国管理的权利。
期间，詹天佑白天不顾严寒参加会议辩论，晚上则研究资料提案，日夜操劳，最终导致腹疾复发。回国途中，他抱病再次登上长城，慨叹：“生命有长短，命运有沉升，初建路网的梦想破灭令我抱恨终天，所幸我的生命能化成匍匐在华夏大地上的一根铁轨……” 詹天佑去世后，他的亲属秉承他爱国兴路遗志，捐款修建唐山交大学生宿舍楼，学校就以他的号命名为“眷诚斋”，以纪念中国第一位铁路工程师关心铁路高等教育的热忱。
现在，西南交通大学峨眉校区图书馆前有詹天佑塑像，九里校区体育馆前也树有詹天佑铜像，由时任中共中央总书记的江泽民同志亲笔题名“詹天佑体育馆”。
为纪念詹天佑，并且传承詹天佑精神，从往日至今各地也举办了各类纪念活动，詹天佑精神长存，中国轨道交通事业永继，中国青年雄起！
北京、汉口、广州、上海、天津各界举行公祭，远东铁路会议致哀。
以邝孙谋为首的中华工程师学会，和以丁士源为首的京绥铁路局同人会联合倡议，以及以颜德庆为首的汉粤川铁路湘鄂线工程局 500余人，联合呈请交通部转呈大总统徐世昌，请为詹天佑在八达岭建立铜像及颁给碑文，以“藉没世之光荣，作后来之矜式”。
4月24日，在詹天佑逝世三周年纪念日，中华工程师学会、京绥铁路同人会等和社会各界人士在青龙桥站举行了隆重的詹天佑铜像落成揭幕仪式。徐世昌亲自撰写了碑文，记述了詹天佑一生的主要功绩，对他给予了高度评价。
詹天佑铁道科学技术奖被设立，旨在表彰奖励铁路科技领域作出突出贡献的科技人员，促进科技创新和优秀人才成长。激励科技人员刻苦钻研，不断创新，勇攀科技高峰，为推进和谐铁路建设，实现经济社会又好又快发展作出贡献，已成为国家科学技术奖励重要的、有益的补充。
中国土木工程詹天佑奖于1999年设立。中国土木工程詹天佑奖（Tien-yow Jeme Civil Engineering Prize），简称詹天佑大奖，由中国土木工程学会和北京詹天佑土木工程科学技术发展基金会联合设立，是中华人民共和国住房和城乡建设部认定的全国建设系统工程奖励项目之一、中华人民共和国科技部首批核准的科技奖励项目，也是中国土木工程领域工程建设项目科技创新的最高荣誉奖、“詹天佑土木工程科学技术奖”的主要奖项。
2005年12月17日詹天佑科学技术发展基金会在北京正式成立。旨在继承和弘扬詹天佑先生爱国、创新、自力更生、艰苦奋斗的精神，支持和资助铁道科技活动，表彰奖励有突出贡献的科技人员，促进中国铁道科技事业的繁荣和优秀人才的成长，为铁路跨越式发展做出贡献。
詹天佑科学技术发展基金会在长期致力于为铁路系统培养和输送技术管理人才的高等学校设立“詹天佑班”，如西南交大“詹天佑班”。
▲詹天佑大奖奖杯
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