2005年，安庆长江铁路大桥项目的前期筹备工作正式启动。铁道第四勘察设计院被委托编制了《安徽省铁路总体规划安庆过江通道深化研究及大桥选址报告》，并进行了现场勘察。同年8月，安徽省发改委召开了专家咨询会，对中国工程院院士陈新等专家提出的桥位建议进行了评审。10月，该项目被正式纳入国家“十一五”规划，并下达了前期工作任务书。12月，铁道部主持了预可研报告审查会，项目进入实质性规划阶段。
2006年1月，项目被列入国家“十一五”规划，设计竞标工作在北京举行，铁四院与中铁大桥院联合体中标。随后，中铁大桥院和铁四院开始编制工程可行性研究报告，涉及航道影响、河势分析等详细内容。同年10月，宁安城际铁路和大桥的工可勘察和实地勘测工作在安庆展开，两院的多个工作组参与其中。
2009年3月，大桥正式开工建设，首节钢围堰下水标志着主体工程启动。6月，首根钢筋混凝土钻孔桩在北岸引桥5号墩浇筑，奠定了大桥基础。11月，4号主塔墩开始浇筑混凝土，中铁大桥局二公司承建的项目也开始了主塔墩钻孔桩施工。2010年1月，4号主塔墩的钻孔桩开钻，标志着主体工程全面展开。
随着工程的推进，2010年2月，首个桥墩浇注施工开始，随后进入主桥墩混凝土灌注阶段。中铁大桥局的多个里程碑项目相继完成，如W11号桥墩承台浇筑、芜湖站青年突击队的组建等。同年11月，首段零号块钢筋混凝土箱梁成功浇筑，为上部梁体施工拉开序幕。
2011年4月，主桥5号边墩承台混凝土浇筑完成，为桥墩出水工期目标创造了条件。2012年，3号主塔钢梁开始挂设斜拉索，标志着大桥进入大悬臂阶段。2012年12月，主跨钢梁成功对接合龙，项目进入收尾阶段，2013年5月，大桥全部竣工，成为中国中铁大桥局在长江上独立建设的第18座特大型桥梁。
安庆长江铁路大桥是南京至安庆城际铁路和阜阳至景德镇铁路的重要组成部分，大桥西侧位于安庆市长风乡，东侧位于池州市晏塘镇，距已建成的安庆长江公路大桥22公里，大桥公路按四车道建设。铁路桥宁安线设计行车时速为250公里/小时，安景铁路设计行车速度200公里/小时。