ลักษณะสะพานมีรูปเหมือนลูกศร ปลายศรชี้ไปทางฝั่งธนบุรีสอดคล้องกับพระราชลัญจกรประจำพระองค์ คือ พระแสงศร ตรงกลางโค้งทางลาดฝั่งพระนครเป็นที่ประดิษฐานพระบรมราชานุสาวรีย์พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช

หม่อมเจ้าอิทธิเทพสรรค์ กฤดากร คือผู้ออกแบบสะพาน พระเจ้าพี่ยาเธอ กรมพระกำแพงเพชรอัครโยธิน ทรงอำนวยการสร้าง บริษัทดอร์แมน ลอง (Dorman Long Ltd.) จำกัด ประเทศอังกฤษ เป็นผู้รับเหมาก่อสร้าง ใช้เวลาในการก่อสร้าง ๒ ปีเศษ เป็นสะพานเหล็กยาว ๒๒๙.๗๖ เมตร กว้าง ๑๖.๖๘ เมตร ท้องสะพานสูงเหนือน้ำ ๗.๕๐ เมตร ช่วงกลางสะพานสามารถเปิดปิดให้เรือใหญ่ผ่านได้

สะพานพระพุทธยอดฟ้านี้ นับว่าเป็นสะพานที่ทันสมัยที่สุดในประเทศ โดยเป็นสะพานสำหรับรถและคนข้าม ในขณะที่สะพานพระราม ๖ ซึ่งพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นเป็นสะพานสำหรับรถไฟข้าม แต่แล้วเสร็จในต้นรัชกาลที่ ๗

สะพานพระพุทธยอดฟ้าเริ่มก่อสร้างใน พ.ศ. ๒๔๗๒ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินพร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี พระบรมราชินี เมื่อวันที่ ๙ มกราคม พ.ศ. ๒๔๗๒ ซึ่งในสมัยนั้นถือเป็นใกล้ปลายปี ทรงวางศิลาพระฤกษ์ซึ่งบรรจุสิ่งต่างๆ ต่อไปนี้ไว้

• ๑. แผ่นหิรัญบัฏจารึกประกาศพระบรมราชโองการสร้างสะพาน
• ๒. รูปสะพานและแผนผังสะพาน
• ๓. เหรียญบรมราชาภิเษกและเหรียญราชรุจิในรัชกาลที่ ๗
• ๔. หีบบรรจุสิ่งของ กระทรวงพาณิชย์และคมนาคมเป็นผู้จัดทำ เป็นหีบตะกั่วสี่เหลี่ยมทึบขนาด ๒๐ นิ้ว กว้าง ๖ นิ้ว สูง ๖ นิ้ว
• ๕. ค้อนเงินและเกรียงเงิน สำหรับทรงก่อพระฤกษ์
• ๖. อิฐปิดทอง เงิน นาก พันผ้าสีชมพู อย่างละ ๓ แผ่น สำหรับพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงก่อ

วันที่ ๖ เมษายน พ.ศ. ๒๔๗๕ วันที่ระลึกมหาจักรี พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี พระบรมราชินี เสด็จพระราชดำเนินไปยังโรงพระราชพิธีที่เชิงสะพานพระพุทธยอดฟ้าฝั่งพระนคร สมเด็จพระเจ้าพี่ยาเธอ เจ้าฟ้าฯ กรมพระนครสวรรค์วรพินิต นายกกรรมการสร้างปฐมบรมราชานุสรณ์ (แทนสมเด็จพระราชปิตุลาฯ ซึ่งสิ้นพระชนม์แล้ว) กราบบังคมทูลพระกรุณารายงานการสร้างปฐมบรมราชานุสรณ์ มีพระราชดำรัสตอบแล้ว ได้เวลาอุดมมงคลฤกษ์เวลา ๐๘.๑๕ นาฬิกา พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวประทับ ณ พระแท่นชุมสาย ทรงกดไกไฟฟ้าด้วยค้อนเงินสำหรับตัดกระดาษ ซึ่งบริษัทดอร์แมน ลอง ทูลเกล้าฯ ถวาย ทรงเปิดผ้าคลุมพระบรมรูปพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก และเปิดป้ายชื่อสะพานพระพุทธยอดฟ้าพร้อมกับเปิดวิถีสะพาน จากนั้นเสด็จขึ้นประทับเหนือพระราชยานพุดตานทองเสด็จพระราชดำเนินโดยกระบวนพยุหยาตราใหญ่ทางสถลมารค (ทางบก) ข้ามสะพานพระพุทธยอดฟ้าจากฝั่งพระนครไปยังฝั่งธนบุรี และประทับทอดพระเนตรกระบวนเรือรบแล่นผ่านลอดสะพานพระพุทธยอดฟ้า แล้วเสด็จลงประทับเหนือพระราชบัลลังก์บุษบกในเรือพระที่นั่งสุพรรณหงส์ เสด็จพระราชดำเนินโดยกระบวนพยุหยาตราทางชลมารค (ทางน้ำ) จากฝั่งธนบุรีกลับยังท่าราชวรดิฐฝั่งพระนคร