詹天佑人字形鐵路原理是利用火車前后的兩個車頭，當列車在上坡時，前面的火車頭負責拉，尾部的火車頭則負責推，如此便能滿足上坡的動力。等到列車行駛過人字形線路的岔道口后，列車的前進方向就反過來，原先負責拉的車頭改為負責推，原來處于列車尾部的車頭變成列車的最前端，負責把列車往前拉。從而克服因周邊高落差地勢環境，而導致火車難以安全爬坡的困難。

人字形鐵路是一種常見的、基礎的和簡單的鐵路折返線，也是原始的鐵路岔道模式。火車比汽車長很多，即使是一節機車的長度都與兩三輛汽車的相當。如果只通過環形路線解決車頭的導向問題，工作效率就會很低，而且無法讓火車在完全不同的鐵路線之間變軌。

人字形道岔的出現，輕松實現了列車變軌，亦加快了列車換向，讓不同的鐵路線能相互交匯融為一體組成路網。人字形岔道和三個不同方向的軌道路線共同形成人字形鐵路。

現在，人字形鐵路附近的青龍橋車站已經成為北京市的文物保護單位和紀念詹天佑先生的所在地。詹天佑所發明的人字形鐵路已經成為一件舉世矚目的偉大工程。