Giữa tháng 5/1964, công trình khôi phục tuyến đường sắt Hàm Rồng - Vinh đã hoàn thành sau hơn một năm khẩn trương thi công, nối thông tuyến đường huyết mạch chi viện cho chiến trường miền Nam. Trong chiến tranh, Cầu Hàm Rồng có vị trí giao thông rất quan trọng là cầu đường sắt duy nhất đi qua sông Mã. Chiến tranh lùi xa, ngày nay, Cầu Hàm Rồng đã trở thành một một di tích lịch sử vô giá, và là một điểm đến tham quan, trải nghiệm hấp dẫn đối với du khách muôn phương. 

Cầu Hàm Rồng được xây dựng dưới thời Pháp thuộc. Vào năm 1903, các kiến trúc sư người Pháp đã xây dựng cây cầu này với thiết kế vòm thép không có trụ giữa. Ban đầu, cấu trúc của địa điểm này tương tự Cầu Long Biên ở Thủ đô Hà Nội. Ở giữa cầu sẽ có đường ray cho tàu hỏa chạy qua. Hai bên là phần đường dành riêng cho ô tô và xe thô sơ qua lại. Đây là cây cầu hiện đại bậc nhất Đông Dương trong thời điểm ấy. 

Vào năm 1946, Cầu Hàm Rồng cũ đã bị phá hủy theo chủ trương tiêu thổ kháng chiến, nhằm ngăn chặn bước tiến của quân xâm lược. Việc thi công tuyến đường vô cùng khó khăn. Khối lượng đào, đắp rất lớn vì phần lớn tuyến đi qua những cánh đồng thấp trũng, nhiều nơi ngâm trong bùn lầy nước đọng. Nhiều nơi phải đào đất dưới nước lên, phơi khô rồi mới đắp vào đường. Có những ngày mưa bão lớn kéo dài, gây sạt lở, lún sụt nền đường mới đắp, anh em lại phải làm lại.

Chỉ sau hơn một năm thi công, ngày 25/4/1964, công nhân công trường đường sắt thanh niên đã đặt thanh ray cuối cùng tới Vinh, lập thành tích chào mừng sinh nhật Bác. Cùng đó, đoàn tàu chạy thử cũng tới Vinh trong tiếng reo hò của hàng ngàn CBCNV đường sắt và nhân dân tỉnh Nghệ An. Cũng trong ngày 25/4, đội cầu đã đặt xong chiếc dầm cuối cùng lên mố phía Nam cầu Hàm Rồng, chính thức thông tuyến từ phía Bắc vào Vinh.

Đây thực sự là kỳ tích thời kỳ đó vì chỉ sau hơn 1 năm thi công, tuyến đường sắt Hàm Rồng - Vinh đã hoàn thành với chất lượng cao hơn nhiều so với tuyến cũ thời Pháp thuộc, không xảy ra tai nạn lao động nào. Trong khi tuyến này thời Pháp phải xây dựng mất 10 năm, làm chết hàng trăm công nhân và phu đường sắt. 

Cầu Hàm Rồng có vị trí giao thông chiến lược quan trọng tại phía Bắc Thanh Hóa. Đây được cho là “yết hầu” cho con đường giao thông huyết mạch từ Bắc vào Trung. Do đó, Cầu Hàm Rồng đã chứng kiến bao phen thăng trầm của lịch sử. Những biến cố, thay đổi của đất nước dưới thời kháng chiến chống Pháp, Mỹ cũng được cây cầu này ghi lại. Những đặc biệt nhất vẫn là trận không chiến Cầu Hàm Rồng vào năm 1965. 

Trong giai đoạn nhiều mưa bom, bão đạn cùng các cuộc đổi dời, cây cầu ấy vẫn đứng hiên ngang, tựa lưng vào vách Núi Hàm Rồng mà in bóng xuống dòng sông Mã. Vào năm 1973, Cầu Hàm Rồng được khôi phục với tổng chiều dài lên đến 150m. Nơi đây từ đó đã trở thành biểu tượng lịch sử, văn hóa cũng như tinh thần quật cường, bất khuất của người dân xứ Thanh.