フランツ・バルツァー
こうした鉄道網の計画を実現するために、東京駅に至る高架鉄道の建設が推進された。この当時、まだ鉄筋コンクリートの技術は十分に発達していなかったので、都市部に連続した高架橋を建設するには橋脚の上に鋼製桁を載せる構造か、煉瓦製アーチ橋の連続とする構造しかなかった。このため、ベルリンの赤煉瓦アーチの高架鉄道を全面的に参考にして建設する提案がルムシュッテルによりまとめられていた。これに沿って、新永間建築事務所が発足して日本側の技術者により基礎設計が進められていた。
これに対してバルツァーは耐震性の見地から赤煉瓦アーチを止めて、鋼鉄製カンチレバー橋にバックルプレートと呼ばれる床板を張り、騒音防止のためにバラストを敷設した構造を提案した。この構造は結果的に架道橋の部分では採用されたが、高架橋の部分では採用されず、ルムシュッテル原案通りの赤煉瓦アーチ橋となった。鋼製桁は高価であるものの、重い煉瓦アーチ橋では基礎の強化に金がかかり結果的に大差ないとバルツァーは考えていたが、当時の日本の工業力では鋼製桁は輸入に頼らなければならず多大な資金が海外に流出してしまうのに対して、煉瓦は国産で賄えたため貴重な資金の流出を防ぐことができるということが大きな理由であった。このためバルツァーは原案に沿って赤煉瓦アーチ橋の設計を進めたが、その耐震性には懸念を抱いていた。結果的に関東大震災ではこの赤煉瓦アーチ橋は被害を受けることが無かった。
こうして建設した高架鉄道をどのように利用すべきかについては、既にルムシュッテルが原案を示しており、複々線で建設した線路のうち、西側の2線を東京近郊の交通に供する山手線の環状運転および京浜線電車(後の京浜東北線)に、東側の2線を長距離列車の利用に供することを想定していた。
日本での功績により勲三等旭日中綬章を受けて、1903年(明治36年)2月に帰国した。帰国後はプロイセン邦有鉄道シュテッティン鉄道管理局管理長官に就任し、1906年には拓殖省技術顧問となって、1907年から東アフリカのドイツ植民地やウガンダ、トーゴなどを周り、これらの地域の鉄道設計を行っている。また新永間建築事務所長として東京駅および高架鉄道建設の日本側責任者を務めた岡田竹五郎は、1906年から1907年にかけて欧米各国を訪問した際にドイツでバルツァーと面会し、東京駅の設計についてバルツァーの日本風建築が結局採用されなかったことを報告して了解を得ている。
1914年、第一次世界大戦が勃発すると57歳ながら陸軍大尉として出征して負傷し、鉄十字章を受けている。第一次世界大戦後、中国の山東省においてドイツが利権を保有していた鉄道がドイツの敗戦により譲渡されることになり、そのための日本側の代表者との会談に出席した。鉄道院総裁官房研究所長の田中富士夫は、この鉄道の価値はゼロだと主張して結局無償譲渡となり、バルツァーを憤慨させている。後にベルリンでバルツァーを訪ねてこのことを知らされた鉄道技術者の那波光雄は、田中に問いただしたところ、鉄道国有化の際に年間利益の20倍の価格で私鉄の買収を行ったが、山東鉄道は赤字の鉄道だったので価値をゼロと算定した、と答えている。
1920年からベルリン高等工業学校機械科名誉教授となり、1922年に建築アカデミー会員となった。1923年にプロイセン邦有鉄道を退官した。1927年9月13日、ヴィースバーデンの自宅において亡くなった。その葬儀に際しては、日本の帝国鉄道協会から弔電が送られ、また鉄道省の現地事務所の担当者が派遣されて花輪を供えている。