1881年8月8日，詹天佑等取道旧金山回国。这批留学生回国后备受封建官吏的歧视和冷遇。他们一到上海，就被水兵“押送”至衙门后院，派兵看管，不准随便外出，视同异己。然后乘招商局轮船到天津，由李鸿章接见他们。这些学生，在美国生活多年，早已剪去发辫，穿惯了西服，但接见时，仍要求他们穿长袍马褂，戴上假的发辫，行旧礼节。这使他们很不习惯，詹天佑甚至连假发辫也不肯戴。李鸿章见时甚为不悦，斥骂他们“离经叛道，无父无君”。接见之后，让他们等候分配工作。而分配时，又不考虑所学专业和个人爱好，随便发派。 　　是年8月底，詹天佑和另外15名留美学生一同被派往福州船政局马尾水师后学堂学习海轮驾驶。这对曾在美国专门攻读铁路工程技术的詹天佑来说，无疑是一次严重打击，他失望地流下泪水，但也别无门路可走，只得强忍着去福州报到。 　　福州船政局是两江总督左宗棠所创办，附设前、后水师学堂，培养和储备水师人才。前学堂学造船，开法文课；后学堂学轮船驾驶，开英文课。后学堂的课程有：算术、几何、三角、代数、航海、天文、地理、气象等，计划二年半学完。詹天佑用不到一年时间，学完全部课程，并以第一名的考试成绩，于光绪八年（1882）毕业于后学堂。同年11月派往扬武号兵舰任驾驶官。光绪十年正月（1884年2月）“升授船政局水师学堂教习”①，即提升为水师后学堂的英文教师。 　　光绪七年（1881）十一月间，福州船政大臣代表清廷在船政局水师学堂颁发奖赏，詹天佑以“技艺素优”，“赏给五品军功”。光绪十年（1884）八月十四日，又追补奖赏，以“后学堂教习詹天佑教导出力，实堪嘉赏，赏给五品顶戴”①，并颁发了军功奖状。 　　光绪十年（1884）春，张之洞升任两广总督后，大力兴办洋务。为培养洋务人才，创办了广东水雷局黄埔博学馆。为对付外敌入境，又积极筹办琼、廉、潮沿海各州防务，加强沿海炮台和陆军营垒的建设。还设立海图馆，以奉令勘测沿海各口地形并绘制海图等。为此，张氏广泛网罗科技人才。 　　是年10月，詹天佑被张之洞调至广州，出任黄埔博学馆英文教习。他工作认真，教学有方，“官称其能，士服其教”，被尊为导师。 　　光绪十二年（1886）正月，海图馆派员勘测广东沿海地形，并委派詹天佑选带测绘生员随同前往，以周历各海口，逐一详加测绘。在詹天佑等人的率领下，其测绘人员“出入风涛，无间寒暑，候朝夕，测沙礁，辨岛屿，凡轮帆可达之处，战守缓急之宜，靡不周历审视，反复推求”②。于十三年（1887）七月终于测绘完毕，并成《粤海险要图》一套，呈交张之洞。是年冬，张之洞携测绘者乘轮亲自巡海，对所绘各图详加校核，认为比较精确。然后呈送清廷军机处及总理衙门，是为中国较早的完备海图。詹天佑认真努力的工作，丰富的学识和才华，给张之洞留下了深刻的印象，对其日后力主派员留学起①中国史学会编：《中国近代史资料丛刊·洋务运动》第2册，第165页。①詹天佑立《詹氏家谱》，转引自《詹天佑生平志》。 　　②詹同济、黄志扬、邓海成编：《詹天佑生平志》，第58页。 　　了一定作用。 　　次年，黄埔博学馆改为广东水陆师学堂，詹天佑继续担任该校的英文教习。詹天佑在用非所学的岗位上度过7年，无论是驾驶军舰、从事水兵教习，还是测绘海图、修筑炮台等，都努力奋斗，克服困难，做出了优异的成绩。光绪十三年（1887），詹天佑在澳门与谭伯邨的女儿谭菊珍结婚。