Die ursprüngliche Oberbaumbrücke wurde 1742 als hölzerne Zugbrücke errichtet. Sie diente als Zollbrücke zwischen Berlin und dem Umland und war zu damaliger Zeit mit einer Länge von 154 Metern die längste Brücke Berlins. Nachts wurde diese Brücke durch einen Baumstamm, dem so genannten Oberbaum, gesperrt.
Die Berliner Gewerbeausstellung war Anlass, die alte Holzbrücke zu ersetzen. Von 1894 bis 1896 wurde nach den Plänen von Regierungsbaumeister Otto Stahn (1859-1930) eine prächtige Backsteinbrücke erbaut. Die beiden Türme sind dem Mitteltorturm zu Prenzlau nachempfunden. Sie haben eine Höhe von 32 Metern und sind 8 Meter stark. 1902 überquerte die erste U-Bahnlinie Berlins auf dem von Arkaden verdeckten eisernen Viadukt diese Brücke. In den Kriegsjahren bis 1945 wurde die Brücke beschädigt und danach behelfsmäßig wieder hergestellt.
Trotz Sektorengrenze führten der Auto- und Fußgängerverkehr, sowie die U-Bahn und die Straßenbahnlinie 4 wieder darüber. Der Straßenbahn- und Autoverkehr wurden Mitte der 50er Jahre eingestellt.
Nach dem 13. August 1961 wurde sie zur Staatsgrenze.  Der gesamte Verkehr über die Brücke wurde bis 1964 eingestellt. Ab 1964 wurde ein Grenzübergang, allerdings nur für Fußgänger, eingerichtet. Nach dem Mauerfall wurde im Jahre 1992 mit der Rekonstruktion begonnen. Am 9. November 1994 ist die Brücke wieder für den Auto- und Fußgängerverkehr freigegeben worden. Der U-Bahnverkehr wurde am 14. Oktober 1995 wieder aufgenommen.