Budowę mostu rozpoczęto w kwietniu 1873 r. Chrzanowski zaprojektował most o pasach równoległych i krzyżulcowej kracie. Most był jednotorowy o siedmiu, swobodne podpartych przęsłach o rozpiętości po 66,22 m każde, i dwóch przęsłach brzegowych, blachownicowych o rozpiętości po 15,24 m. Wysokość dźwigarów wynosiła 6,02 m, a ich rozstaw 5,18 m.
Most był dwupoziomowy – górą biegła kolej, a pod nią jezdnia o szerokości 3,7 m, przeznaczona dla ruchu pieszego i kołowego.
Przyczółek na warszawskim brzegu był posadowiony bezpośrednio na gruncie, a przyczółek praski i wszystkie filary na stalowych kesonach opuszczanych na głębokość 12 m, licząc od zera Wisły (78,79 m n.p.m.), tj. najniższego jej poziomu ustalonego komisyjnie w 1865 r. (zero obowiązywało do 1959 r.). Były to pierwsze kesony na ziemiach polskich opuszczane przy wykorzystaniu polskiego potencjału technicznego. Odbiór mostu nastąpił 19 grudnia 1875 r.
Gdy w sierpniu 1904 r. rozpoczęto na Pradze budowę dojazdu do trzeciego mostu dzisiejszą ul. Zieleniecką (obecnie most im. Księcia Józefa Poniatowskiego), aktualna była już sprawa postawienia czwartego mostu w Warszawie. Tak nazwano projektowany drugi most kolejowy przez Wisłę obok Cytadeli. Losy potoczyły się jednak inaczej. Czwarty most wybudowano znacznie wcześniej niż trzeci, ponieważ trzeci most, imienia Jego Cesarskiej Mości Najjaśniejszego Pana Mikołaja II, otwarto dopiero 4 stycznia 1914 r.
Kolej zdecydowała się na obiekt dwutorowy. Usytuowano go nieco dalej, bo 32 m poniżej mostu zbudowanego przez Tadeusza Chrzanowskiego. Nowe filary stały w osiach starych, również rozpiętości były takie same. Most kolejowy przy Cytadeli zaprojektował Aleksander Pstrokoński. Ustrój niosący składał się z dwóch par dźwigarów swobodnie podpartych, oddzielnych dla każdego toru, spoczywających na wspólnych podporach. Pasy dźwigarów były równolegle, wysokość osiowa wynosiła 6 m, a ich rozstaw 3,42 m. Jezdnia była górna i na każdej parze dźwigarów znajdował się jeden tor zespolony z czterech szyn (tor normalny o prześwicie 1435 mm i tor szeroki o prześwicie 1542 mm; różnica między ich szerokościami wynosi 107 mm).
30 czerwca 1905 r. rozpoczęto opuszczanie pierwszego kesonu od strony Pragi, doprowadzając go do projektowanej rzędnej 17,05 m poniżej zera rzeki. Konstrukcje przęseł wykonano w Tow. K.Rudzki i Ska. W sierpniu 1908 r. po nowym moście zaczęły kursować pociągi.
4 sierpnia 1915 r. Rosjanie wysadzili mosty warszawskie, w tym i mosty przy Cytadeli. Do odbudowy zniszczonych w czasie działań wojennych mostów przystąpiono natychmiast. W moście z lat 1905–1908 Rosjanie wysadzili czwarty i szósty filar, licząc od strony Warszawy. Przęsła trzecie i czwarte zsunęły się do wody, natomiast przęsło piąte i szóste jednym końcem oparło się o dno rzeki, a drugi koniec pozostał na podporze. W starym moście z lat 1873–1875 uszkodzone były trzy przęsła: drugi filar od strony warszawskiej i dźwigar następnego przęsła.
Odbudową mostów przy Cytadeli, ważnych ze względów militarnych, zajmowały się niemieckie oddziały inżynieryjno-kolejowe. Do prowizorycznej odbudowy mostów Niemcy przystąpili 8 sierpnia 1815 r., w trzy dni po wkroczeniu do Warszawy. Roboty zakończono 23 września 1915 r. Praktycznie natychmiast zaczęła się systematyczna odbudowa (od 30 września 1915 r.), prowadzona przez firmę J. Gollnow und Sohn ze Szczecina. W miejsce zniszczonych przęseł dano nowe konstrukcje o takich samych dźwigarach. W pierwszej kolejności został odbudowany most z lat 1905–1908, a następnie most z 1873–1875. Odbudowę stałą mostów przy Cytadeli zakończono w 1916 r. (odpowiednio w lutym i kwietniu).
Kiedy 1 sierpnia 1944 r. wybuchło powstanie warszawskie, Niemcy zajęli wszystkie mosty na Wiśle w Warszawie. 13 września, w przeddzień wkroczenia wojsk sowieckich na Pragę, Niemcy wysadzili je wszystkie. Most koło Cytadeli zniszczono po południu. Wysadzono, licząc od strony warszawskiej, filary: pierwszy, drugi, trzeci i piąty oraz mocno uszkodzili filar szósty i przyczółek warszawski, w wodzie leżały prawie wszystkie przęsła.
Odbudową dwutorowego mostu kolejowego przy Cytadeli kierował Tadeusz Ciszewski. Prace rozpoczęto już w marcu 1945 r. Pomocne były odnalezione wówczas rysunki z czasu budowy mostu w 1906 r. z podpisami prof. N. Bielelubskiego i inż. A. Pstrokońskiego.
Odbudowa filarów i montaż przęseł były prowadzone jednocześnie. Nocą 31 lipca 1945 r. z filarów od strony praskiej spadły do wody kratownice z obu torów. Źródła podają, że przyczyną był wyjątkowo silny wiatr. Wichura wystąpiła także 18 lutego 1946 r. i choć montowane przęsło przemieścił się o 4 m, to szczęśliwie nie spadło z rusztowania.
Most otwarto 5 kwietnia 1946 r. Był to pierwszy odbudowany most na Wiśle w Warszawie i pierwszy duży na całej rzece.
Na filarach mostu przy Cytadeli po II wojnie światowej stanął istniejący do dziś most Gdański.
Sukcesywnie wydobywane z dna Wisły fragmenty konstrukcji mostu przy Cytadeli zostały poddane ocenie wizualnej przez zespół składający się z przedstawicieli różnych instytucji.
W ocenie elementów, trwającej od sierpnia do grudnia 2008 r. uczestniczyli: prof. Andrzej Marek Brandt z Polskiej Akademii Nauk, prof. Bolesław Orłowski, dr inż. Zbigniew Tucholski, Stefan Fuglewicz jako przedstawiciel Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków, prof. Barbara Rymsza oraz dr inż. Janusz Rymsza (kierownik tematu) z Instytutu Badawczego Dróg i iMostów.
Na rycinach  przedstawiono fragmenty konstrukcji wydobytych z dna Wisły, część z nich została wytypowana do dalszych prac. W wyniku przeprowadzonych oględzin dokonano wyboru fragmentu konstrukcji przeznaczonego do stałej ekspozycji. Jest to część dźwigara przęsła mostu, zawierająca pas dolny dźwigara oraz słupki i krzyżulce połączone z pasem w nitowanym węźle. Końcówki słupków i krzyżulców noszą ślady zniszczenia przez zastosowanie materiałów wybuchowych.
Wybrany fragment został oczyszczony z zanieczyszczeń i przycięty do wymiarów wynikających z warunków ekspozycji. Uzyskany w ten sposób element, o wymiarach w obrysie ok. 4  4  2 m, został zabezpieczony antykorozyjnie w strefie podporowej. Jako zabezpieczenie zastosowano powłokę epoksydowo-bitumiczną.
W Instytucie Badawczym Dróg i Mostów przy ul. Golędzinowskiej 10 w Warszawie wyznaczono miejsce eksponowania elementu. Podłoże dla zabytku stanowi płyta betonowa nieużytkowanej budowli kołowrotu. Informacja na temat przedsięwzięcia została przekazana do prasy, radia i telewizji. Mieszkańcy Warszawy, pracownicy IBDiM  i dziennikarze byli świadkami ustawienia elementu na wyznaczonym miejscu, a relacje z przebiegu uroczystości przekazała prasa, radio i telewizja.