北美留学始末
留学美国远隔重洋，与家人联系不便，这段时期的经历，他更多的是通过晚年回忆记载在《太极拳教授法自序》中。据胡栋朝晚年回忆，1901年，他接到出国通知后即赶赴上海，晋谒南洋公学张菊生总办，领取了出国治装费二百四十元，定期六月十二日起程赴美。出国领班为陈锦涛与传教士傅兰雅，经费每年一万两白银，计每人一千两（折合美金六百二十元）。十三日后船抵达美国檀香山，二十二日后到达金山大埠，并暂居于此。[38]
到达金山大埠后，胡栋朝“入嘉利宽大学校肄业”，此学校“在半山之中，树木草场均极幽美”，而胡栋朝在嘉利宽大学学习一年之久，即开始实地练习铁路测量，因勤奋好学，其精湛的测量技术颇为学校教授赞赏：
所绘之铁路图，有预备测量平面图、剖面图，安置路轨平面图、剖面图，颇为清爽洁净，而主管教授谓该图为全班之冠，故私心窃喜，以之自己勉力，则倍觉努力。[39]
在嘉利宽大学，胡栋朝表现出良好的专业素质，故在嘉利宽大学学习第二年暑假，教授莲多先生推荐他入太平洋铁路公司担任测量员。胡栋朝十分珍惜这次实习机会，他认为“既得实习经验之益，而且每月亦得薪金七十元美金之多，一举而两得也”。[40]
实习过程中，胡栋朝深感进一步学习的重要性，于是他充分利用在美国留学的便利，遍查美国大学工科榜单，“先是查得美国工程大学校之最佳者为康奈尔大学校，位于美国东方，遂禀明盛宫保（盛宣怀），准予前往该校肄业”，因胡栋朝已经在北洋大学堂、嘉利宽大学学习了基础科目，故校方允许他进修硕士学位：
前因在北洋大学堂工程科毕业，其中大学之科目，有研习过者甚伙，且在嘉利宽大学校又更从事研习二年，故在康奈尔大学得诸教授及校长之许可，进而研习高级科目，并须著作毕业研究书一本。[41]
胡栋朝在康奈尔大学主修土木工程科，故在毕业选题方向上，导师建议他以铁路桥梁为题目，而他也不负众望，顺利完成毕业论文《比较栓桥及钉桥之功用》（Comparison of Pin Bridge and River Bridge）。论文装订了三本，分别送给康奈尔大学图书馆、北洋大学图书馆以及南洋公学图书馆。[42]
胡栋朝于1904年完成硕士毕业论文后，又萌发了著书立说的想法，“第四年暑期放假，凉秋九月，收获时期，万物将有成果，余亦应有成果，于是在康奈尔大学图书馆搜罗铁路书籍，日夜研习，以三个月时间著成《中国铁路指南》一书”，据胡栋朝自称，写作此书主要是“俾中国人士略知铁路工程之重要”，该书在1904年寄回中国，由上海广智书局印售两千本，后又再版两千本，可见销量十分不错。此书现今也被收录于《广州大典》之中，书的自序中记载了作者写书的初衷与内容，现摘录如下：
铁路之业，创自英国，百年以前，通地球无铁路，八十年以前，欧洲诸国无铁路，七十年以前，美国无铁路，二十五年以前日本无铁路，十五年以前中国无铁路。盖铁路之学，为近世发达进步之学也。我中国前此风气未开，谙铁路之学者，寥寥无几，即工程之名目，建筑之情形，闻其名，想其像，而不知为何物者，亦不乏其人。近则智识渐开，新机初发，士夫之欲研究普通专门学者，比比皆是，而以铁路问题为尤甚，作者亦欲研究铁路学业之人也。故每于暇日，采集铁路工程要端，编区为四章，图式共计九十余幅，以与同志者共研究之。第一章讲论诸项工程，共有八种，铁路利益共有五种，中国已成铁路约计二千余里，将成铁路约计三千余里；第二章讲论欧美诸国已成铁路，并其章程法律，并论铁路公司，铁路检计。此两章为铁路工程普通学识，中国士商所当知者也。第三章讲论开筑铁路测地建桥之法，填基安轨之术；第四章讲论铁路职员，司理责任。此两章为铁路人员，初给学识，铁路学生，所当学者也。至于欲增广见闻，激发志气者，当先读下录数节，何为工程、卫生工程、水利工程、铁路利益、中国铁路、生意司理员责任后半节。至若欲知铁路专科之书，当看卷终铁路专科数目。
光绪三十年十二月序于美国康里鲁大学堂留学书舍[43]
该书在创作时即针对不同读者群体而撰写，其旨在令更多的中国人认识铁路工程，故书中有专门针对普通学者而创作的铁路工程史方面的知识。此书较为全面地提出了修筑铁路所应注意的问题，也留下了研究索引以备专业学者参考。该书寄回国出版后影响很大，胡栋朝自己也说他被川汉铁路锡良所招纳，很大可能在于其读了《中国铁路指南》一书。
光绪三十一年（1905），胡栋朝研究生毕业，“是年六月二十二日，康奈尔大学校本届大学生行毕业礼，是日，余领受土木工程科硕士学位文凭”。[44]
胡栋朝硕士毕业照（海珠区文博中心藏品，胡仲化先生捐赠）
胡栋朝硕士毕业证[45]
胡栋朝描述，毕业场面十分恢宏，他在美国的中西好友也亲自来电道贺。也就是这一时期，四川总督锡良向胡栋朝抛出了橄榄枝：“中国四川省总督锡良且电聘余回国兴办铁路，盖读过余之《中国铁路指南》也。”[46]康奈尔大学的学习结束，也就意味着胡栋朝求学生涯告一段落即将走上工作岗位，但他并没有立即接受锡良的邀请，原因是“惟其时，余正拟入铁路工厂实地练习，以资阅历，遂覆电辞其聘焉”。胡栋朝也意识到纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行，七月份到华盛顿时，驻美大使梁诚再次向他传达了锡良的善意，但胡栋朝还是认为“练习亦为求学问、求经历不可少之事”，再次拒绝了邀请，并联系了康奈尔大学教授，请求推荐毕业实习，这次实习期长达一年，工作内容十分充实：
于是七月中旬，前往该公司（编斯云利雅铁路攻速），在公事厅练习三阅月，在野外又练习两阅月。翌年，即1906年1月，又由铁路公司经理介绍，前往美国桥梁公司，在工厂联系制桥及绘图，是年三月，更经桥梁公司制桥工程师介绍，前往波鲁云机车公司，在工厂练习制造机车及设计机件图。[47]
对于这段实习，胡栋朝认为十分难能可贵，他在自传中是这样描述的：“总上三处，练习将及一载，其中铁路管理、桥梁设计、机车制造，均颇有经历，是故练习之时间，良可贵也。”一年的实习时间使得胡栋朝对工程学有了很深的理解，1906年3月下旬锡良派遣胡峻访美请求胡栋朝出山时，胡栋朝“颇为惊讶，明其来意，则谓川督专差其来美聘余，并须偕同回川，兴办铁路等语，余见其词意恳切，义不容辞，遂许诺焉”。锡良三次邀请之后，胡栋朝遂暂时放弃继续实习游学的想法，答应回国相助，是年四月下旬“前赴温哥华埠，乘印度皇后轮船，同行（胡峻）回国”，由此掀起了其勘测建路的人生新篇章。