詹天佑先生字眷诚，1861年（清咸丰十一年）生于广东南海县。原籍安徽省婺源县（婺源县，今属江西省）。他出身在一个没落的世家。他的曾祖父詹万榜（字文贤）是清乾隆年间的太学生，后因经营茶叶生意，来到广东。由于茶叶出口生意利润很丰厚，詹天佑先生的祖父詹世鸾，继承父业，索性迁居广东省城广州，依附广州“十三行”的势力，生意越做越大。詹世鸾为人慷慨豪爽，见义勇为。他不但还清了旧债，还经常不惜万金，倾囊救助遭到灾祸的同行；并为家乡婺源修建了供读书人研究学问的“文社”、“学宫”，置办了供祭祀用的田产，修建会馆，“多挥金不惜”，很得到人们的敬重。
詹天佑的父亲詹兴洪（字作屏），母亲陈氏，是一位刻苦耐劳，善于教养子女的妇女。夫妇共生了7个孩子，詹天佑是老大，他以下的3个弟弟都没有养活，其他3个是女孩。
好景不长，他的祖父创下了家业，到了父亲詹兴洪时，由于中英两国间爆发了第一次鸦片战争。腐败的清政府与英国侵略者签订了丧权辱国的《南京条约》。原先垄断广州对外贸易的“十三行”垮了，那些依附“十三行”的中小商行，从此一蹶不振。到了第二次鸦片战争爆发时，这些中小商行全都陷入濒临破产的境地。由于家道中落，为了节省家庭的开支，詹兴洪把家搬到南海县。从此詹天佑一家人的生计，主要依靠父亲种田来维持，生活非常困难。每逢过春节，父亲就帮人写春联挣点钱贴补家用。
由于英帝国主义通过鸦片战争，打开了广州这扇中国的南大门，许多西方资本主义的物质文明和精神文明，也随之进入了广东这个南方省份。童年的詹天佑在南海县一所私塾读书，但他对私塾里讲的“四书”、“五经”和八股文等都不感兴趣，每天都要摆弄自己用泥巴捏成的机器模型。洋人带来的那些所谓“奇技”，都能引起他的浓厚兴趣。他不但看，还要问，只要有可能总要把它的道理弄清楚。
当时，詹兴洪有个老乡和朋友，名叫谭伯村，经常往来于南海和香港之间，他十分喜爱詹天佑，总说这个孩子将来一定有出息。他的家境比詹家要宽裕，当詹家经济上窘迫时，总慷慨解囊。
1871年（清同治十年）年底，詹天佑读完了私塾，那年他11岁。将来干什么？读书，当然父亲希望他能继续深造，学得一技之长。但家境贫寒，光靠父亲辛劳耕作所得，维持一家生计尚且不敷，哪来学费供他继续升学？工作，种田还是当学徒？11岁的孩子又能做什么？
正在一家人发愁时，谭伯村匆匆从香港赶回南海。原来他在香港得到消息，清政府派容闳到香港主持“选送幼童出洋肄业”招生工作。闻讯后，他立即赶回南海，劝詹兴洪夫妇送詹天佑出洋留学。詹兴洪夫妇犹豫不决，当然是为孩子还小，远离膝下，漂洋过海，去到那举目无亲的洋人地界，只怕今生再无见面的日子。谭伯村除了劝说詹兴洪夫妇让詹天佑出洋留学，还愿意将自己的第四个女儿谭菊珍许配给詹天佑。最后，谭伯村总算说服了詹兴洪夫妇，决定让詹天佑出洋留学。谭伯村立即到香港，为詹天佑报了名，并注明要学习“技艺”。
在这里，有必要谈谈容闳这个人，以及清政府为什么要先派幼童出洋留学。
第二次鸦片战争，使中国在英、法列强的进攻下，再次惨遭败北。更由于在“太平天国”起义军的沉重打击下，动摇了清政府的统治基础。在清政府中的一些人，痛切地感觉到，中国在军事上的落后，是不可能抵挡西方帝国主义列强“坚船利炮”的进攻的。他们从维护清王朝统治的目的出发，购买和制造洋枪洋炮，兴办工厂、矿山，向外国派遣留学生等方式，开始了引进西洋技术和文明的洋务运动。
容闳（1828—1912）字莼甫，广东香山县南屏乡人，他是一个早期的改良主义者。1839年（清道光十八年）进入美国人开办的澳门莫礼逊学校读书。1846年（清道光二十五年），随该校校长布朗到达美国。次年四月十二日抵达纽约。在美国马萨诸塞州孟松镇，容闳就读于孟松学校。1850年（清道光二十九年）夏毕业，即进入耶鲁大学学习。1854年（清咸丰四年）获得文学学位。这是有史以来，在美国第一流大学毕业，并取得学位的第一个中国学生。1855年（清咸丰五年），容闳回到广东。他看到清政府的落后腐败，因此积极主张，引进西方的科学和文化来改造中国，首要的当是向西方派出留学生。
1863年（清同治二年），经人介绍，容闳在安庆见到曾国藩。当时的曾国藩正打算办兵工厂，于是派容闳去美国采购机器。为了取得曾国藩的信任，他将建议清政府派出留学生的事搁下来，先赴美国采购机器。1865年（清同治四年），他押运机器回国，在上海建厂。曾国藩为了嘉奖他，特奏准朝廷赏给他“五品候补同知”，立即派往上海道任翻译。兵工厂后来扩大为“江南制造总局”，在洋务派所办的工厂企业中，占据着重要地位。而且容闳乘曾国藩视察“江南制造总局”时，建议曾国藩在兵工厂旁设立兵工学校。从此容闳深得曾国藩的赏识。在官场上，容闳结识了上海道丁日昌。不久，丁日昌升任江苏巡抚。容闳到苏州巡抚衙门拜会丁日昌，并向他提出了派遣幼童出洋留学的建议。对此，丁日昌十分赞同，就叫容闳制订一个详细计划，以便转呈军机大臣文祥。
容闳是个有心计的人，他深知，直接提出派遣幼童出洋留学的计划，是不易被上司采纳的。因此，他提出了四点具体建议，大意如下：
第一，中国宜组建一个纯由华资、华人组成的汽船公司，不得让外资、洋人参与；
第二，政府宜选派优秀青年出洋留学，以为国家培养人才。派遣办法是选出120人，分成4批，按年递派，每批30人。留学期限是1. 5年，招收的学童，年龄为12至24岁。一同出洋的还应有中文教习2人，以便学生在外国还能继续学习中文；设学生监督2人，则是为了管理这些学生的生活起居、思想言行等项事务。留学经费，由上海关税项下支出；
第三，政府宜设法开采矿藏以尽地利，同时发展交通事业，修建铁路，以便沟通内地与通商口岸的运输；
第四，宜禁止教会干涉民间诉讼，以防止外国势力的入侵。
丁日昌将此“条陈”送到军机处，不料文祥因父亲去世离职守孝，“条陈”被搁置一边。到了1870年（清同治九年），容闳借随同曾国藩、丁日昌赴天津处理“天津教案”之便，再次通过丁日昌向曾国藩提出派遣幼童出洋留学的建议。李鸿章、曾国藩考虑到扩充洋务派实力的需要，同时从西洋订购的机器也需要有人管理和使用，因此同意联名奏请皇帝批准这项计划。经过与顽固派的几经较量，终于使清政府同意批准了这项计划。
1871年（清同治十年）清政府在上海设立“幼童出洋肄业局”，办理招生事宜。同时委派四品衔刑部候补主事陈兰彬为驻洋正委员，容闳为副委员，带领第一批30名学生赴美。二人的分工是，陈兰彬负责监督学生在美期间的汉文进修，容闳担任学生的各种科学的教导；而经费支出，则由二人共同主持。容闳想在香港政府所设的学校中选拔一批既聪明，而且对中西文有一定根底的学生。就又亲自到香港招生。
这次招生出洋留学是一次很难得的机遇，在谭伯村先生的努力帮助下，詹天佑报了名，并以出色的成绩，通过了选拔考试。由于招生章程规定，出洋留学的学生家长要“具结”画押，以便清政府在学生出现意外事故时，不担负任何责任。所以詹兴洪也只好写下“结文”，并在上面画了押：
具甘结人詹兴洪今与具甘结事：兹有子天佑情愿送赴宪局带往花旗国肄业学习机艺，回来之日听从中国差遣，不得在外国逗留生理，倘有疾病生死各安天命，此结是实。
童男詹天佑，年十二岁，身中面圆白徽州府婺源县人氏。
曾祖文贤 祖世鸾 父兴洪
同治十一年三月十五日 詹兴洪亲笔（画押）
1872年（清同治十一年）4月，詹天佑辞别父母、妹妹以及未来的岳父母，随容闳从香港乘海轮出发，3月28日抵达上海。进入上海“幼童出洋肄业局”所办的预备学校学习英文。4个月后，即同年8月11日，包括詹天佑在内的第一批留学幼童30人，由陈兰彬带领下，乘船离开上海，途经日本横滨，再换乘海轮，横渡太平洋，远赴美国。
