Die Brücke entstand durch den Bau der Eisenbahnlinie Leipzig - Nürnberg in den Jahren 1846 - 1851 durch die Sächsisch - Bayerische Eisenbahn. Auf der Suche nach der günstigsten Strecke beschloss die Eisenbahngesellschaft den Bau der beiden grossen Brücken (Göltzschtalbrücke und Elstertalbrücke).

Es wurde 1845 versucht mittels eines Preisausschreibens das günstigste Projekt zu ermitteln. Das Preisausschreiben wurde in allen großen deutschen Zeitungen veröffentlicht und fand auch eine rege Resonanz. Es bewarben sich 81 Techniker. Die Leitung der Prüfungskommission hatte Prof. Johann Andreas Schubert. Den eingesandten Projekten fehlten aber die statischen Berechnungen und keines konnte nachweisen den dynamischen Belastungen der Eisenbahnzüge gewachsen zu sein. Letztendlich wurde das Preisgeld auf vier Projekte aufgeteilt und Schubert entwarf unter Berücksichtigung einzelner Anregungen aus den Wettbewerbsvorschlägen selbst ein Projekt. Auf seinen Erkenntnissen beruhend nahm er auch statische Berechnungen vor.

Der überwiegende Baustoff Ziegel resultierte aus der Tatsache, daß die Eisenbahn-gesellschaft nur über wenig Geld verfügte und die Brücke in kurzer Zeit errichtet werden musste. Da sich in der Nähe der Baustelle große Lehmlager befanden und die Herstellung der Ziegel billig war, wurde diese Entscheidung getroffen. An den besonders beanspruchten Stellen (Fundamente, Pfeilerschäfte, Tragebögen) konnte aber nicht auf Bruchsteine und Quader aus Granit verzichtet werden.

Die Baupläne mußten jedoch noch einmal geändert werden, da man bei der Pfeiler-
gründung an der Talsohle nicht auf festen Boden stieß, ein weiteres Graben zu aufwendig wurde und technische Schwierigkeiten auftraten. Die Anfangs geplanten gleichmäßigen Bögen wurden auf Vorschlag von Ob.-Ing. Wilke mittig durch zwei große Bögen ergänzt. Diese notwendige Änderung machte aber die Brücke unwillkürlich nur noch sehenswerter.
Es waren bis zu 1736 Arbeiter monatlich auf der Baustelle tätig und über 30 Menschen verloren bei dieser gefährlichen Arbeit und den harten Arbeitsbedingungen ihr Leben.

1851 wurde die Brücke fertiggestellt.
Sie war zu dieser Zeit die höchste Eisenbahnbrücke der Welt!