该校建于1963年，前身为十二甫西小学。2002年在区政府为人民群众办实事、开展教育综合改造工程中，原逢庆首约小学撤消，并入十二甫西小学。两校合并后，马上进行了扩建改造工程。由于扩建后，著名爱国铁路之父詹天佑先生的故居就在校园内，经区人大委员会提议、区政府批准，学校更名为詹天佑小学。
学校扩建改造前，周边是低矮的平房，用地面积只有1672平方米，生均占地面积2.02平方米。校园内没有一个标准的球场，没有一条标准的跑道。教学辅助用室面积小、数量少，所有教学器材配置数量不达标。教师工具书、学生图书数量不足、种类少。没有电子读物。学校原电脑室中，学生只能三至四人共用一台旧式电脑，教师用机只有一台。荔湾区委、区政府坚持教育优先发展，把“办好教育，办好学校”作为为人民群众办实事，落实“三个代表”的重要举措，在区内开展了教育综合改造工程，改造麻雀学校、薄弱学校，为荔湾人民提供更多优质学位，实现教育发展均衡化。在教育综合改造工程中，区政府对该校特别关心，先后投入资金共3395万元，用于学校的全面扩征改造建设。其中扩征地投入资金2599万元，校舍建设投入资金576万元，配套资金220万元。
完成教育综合改造工程后，詹天佑小学用地面积6104平方米，生均占地面积6.68平方米。校园内有标准的篮球场、排球场、60米直跑道。课室24间，教学辅助用室19间，满足教学需要。学校拥有教学设备设施，开通了校园网，全部功能室都有电教平台（已完成8套，其余正在建设中）。学校有闭路电视系统，课室配34寸数码彩电。学校新建的电脑室有50台供学生使用的电脑，每台电脑都能上网。供教师使用的电脑23台，教学平台8个。学生阅览室座位55个，教师阅览室座位12个，有15台以上计算机供师生阅读电子读物。学校现藏书18780册，报刊杂志总数60多种，教师工具书150种。学校按国家一类标准配置了教学仪器、音乐和美术仪器设备、体育卫生器材，有劳技设备。
如今的詹天佑小学校园环境优美，课室宽敞明亮，学生学习环境大大改善，得到学生家长的称赞。

经扩建后，学校环境大大改善，校园学习气氛浓厚，提高了学生学习效率与学习兴趣。经过师生们的努力，2005年，该校被评为市一级学校。

该校师资优良，多位老师被评为优秀教师、南粤新星、教坛新秀等称号。教师们积极参与各种学科比赛，获得硕果累累。除日常教学工作外，教师们参加各种进修课程，并撰写多篇教育论文，获奖无数。在教学方面，该校严抓教育质量和教学质量，使学生们全面发展。