A la edad de doce años, fue seleccionado por el gobierno Qing como uno del primer grupo de niños pequeños para estudiar en Estados Unidos. Después de graduarse de la escuela primaria y secundaria, fue admitido en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Yale para estudiar ingeniería ferroviaria. Se graduó en la universidad a la edad de 21 años con una licenciatura. Después de regresar a casa, lo asignaron como piloto de soldado. Participó en la batalla naval chino-francesa de Mawei y luchó valientemente contra los invasores franceses. En el duodécimo año del reinado de Guangxu, trabajó como profesor de idiomas extranjeros y examinó y cartografió cartas náuticas en el Museo Boxue.
En el año 14 del reinado de Guangxu, se desempeñó como ingeniero de China Railway Corporation y fue elegido miembro de la Sociedad Británica de Investigación en Ingeniería. Desde entonces, se ha desempeñado como ingeniero de Jinyu, Jinzhou y Pingyi Railway, ingeniero jefe de Xinyi Railway, gerente general e ingeniero jefe de Beijing-Zhangjiakou Railway e ingeniero jefe consultor de Luotong Railway. En el primer año del reinado de Xuantong, recibió el don de talentos de ingeniería y se desempeñó como examinador para estudiantes extranjeros, consultor del departamento postal y consultor del departamento académico. Fue enviado a Yichang como ingeniero jefe del Ferrocarril Shangchuan. . En el primer año de la República de China, ocupó el cargo de oficina de la Asociación de Ferrocarriles Guangdong-Hankou y fue elegido presidente de la Sociedad China de Ingenieros. En el tercer año de la República de China, fue nombrado Supervisor Taoísta de Hanchuan, el presidente de Guangdong, Sun Yat-sen, lo ascendió a Doctor Shao Qing, lo nombró Ministro de Transporte y le otorgó el Baoguang de segunda clase. Medalla Jiahe. En el octavo año de la República de China, el gobierno de los señores de la guerra de Beiyang lo envió a Harbin para servir como representante de la Conferencia de Ferrocarriles del Lejano Oriente supervisada por las potencias aliadas y representante chino del Departamento Técnico de la Conferencia.
Regresó a Wuhan debido a una enfermedad el 15 de abril de 2008, y falleció el día 24 a la edad de 59 años. Zhan Tianyou hizo contribuciones destacadas a la industria ferroviaria de China a lo largo de su vida.
Cuando se construyó el puente ferroviario de Luanhe en el ferrocarril Shanxi-Henan, los ingenieros de Gran Bretaña, Japón y Francia no hincaron pilotes. Zhan Tianyou utilizó el método chino Weitong con apilamiento de máquinas y logró el éxito.
El ferrocarril Xinyi es el comienzo del ferrocarril de ingeniería de China. Zhan Tianyou lo completó en cuatro meses, dos meses antes de lo previsto, y fue elogiado por la emperatriz viuda Cixi y Yuan Shikai.
China decidió construir el ferrocarril Beijing-Zhangjiakou porque Gran Bretaña y Rusia estaban en disputa sobre el derecho a construir la carretera. Los extranjeros se burlaron de la "sobreestimación de las capacidades" y la "audacia" de China, pero Zhan Tianyou estaba decidido a ganar la gloria para el país, presupuestando cuidadosamente y diseñando y construyendo cuidadosamente. Al cavar los túneles de Juyongguan y Badaling, Zhan Tianyou adoptó creativamente el método de construcción de cavar en ambos extremos y abrir un pozo en el medio. No hubo nuevos machetes, bombas de agua, ventiladores y otras dificultades, y resolvió el problema con éxito. Para Badaling, que tiene un terreno empinado y pendientes pronunciadas, se diseñó una ruta "personas" para permitir que el tren circulara sin problemas. Al conducir, el automóvil se desconecta y se copia un gancho automático, llamado "God Bless Hook". Este ferrocarril se planeó durante 6 años y se completó en 4 años, ahorrando una inversión de más de 280.000 taels de plata. Los ingenieros extranjeros de la época lo consideraron un milagro.