配到北平铁路总局工程处工作。后进入万国函授学校就读土木工程专科和建筑专业；毕业后担任平汉铁路局工务段段长。当时他为了锻炼体质，而拜杨氏太极拳传人杨健侯为师，学习杨氏太极拳。1922年，沈家桢前往东北，担任东三省陆军整理处交通科科长，在这段时期，少师张学良随沈家桢学习太极拳。1924年沈家桢被调往山海关，担任一、三联军司令部交通处长。1926年，沈家桢因被调到平绥铁路局工作，而返回北平，继续随杨澄甫学习太极拳（当时杨健侯已去世），并被聘请为北平国术馆名誉董事长。1928年，他又拜陈氏太极拳传人陈发科为师，