衡陽湘江大橋位于衡陽市內衡陽站與衡陽西站之間，中心里程為湘桂線K4+074，全長437.5米，上層為公路，系鋼筋混凝土結構，下層為單線鐵路，由7孔60米下承式桁梁構成。該橋于民國25年(1936)開始勘測，次年冬季開始施工，后因抗日戰(zhàn)爭時局緊張而奉命停工。為應急計，先建便橋使用。民國31年(1942)11月奉準復工，所有工程全部招標，由中華營造廠承建。12月初動工，材料由湘桂路供給，防水材料由湘桂路自辦。由于武漢、廣州淪陷，7孔鋼梁僅運到6孔，尚有一孔滯留香港。乃將原計劃之第7孔改為30公尺和25公尺兩小孔，兩橋墩之間加筑鋼軌塔架一座，架梁鋪軌。民國32年(1943)12月下旬竣工，次年元旦正式通車。

民國33年(1944)為阻止日本侵略軍從南北兩線進逼衡陽，6月24日，中國軍隊奉令將該橋炸毀，并破壞兩端路基�？谷諔�(zhàn)爭勝利后，該大橋功能更顯重要，但因材料、工款缺乏，修而復停、停而復修數次。至1949年10月正橋仍未修復。中華人民共和國成立后，因運輸急需，修復正橋則緩不濟急，遂在該橋上游修建一座永久性便橋，橋墩基礎為鋼筋混凝土，上立鋼塔，架設軍用鋼梁，全長396米。1949年11月4日動工，12月28日建成。50年代，開始修復正橋，鐵道部批準為雙層連續(xù)梁橋式。大橋墩臺均利用原破壞的墩臺加固重建，1955年開工，當年告竣。1956年建成東西兩岸的引橋工程。墩臺引橋建成后本可繼續(xù)架設鋼梁，因承擔架梁工程的大橋工程局忙于武漢長江大橋的施工，至1957年6月才開始架梁，9月27日鋼梁合攏。公路橋面和鐵路橋面鋪軌由廣州鐵路局工程隊施工。12月27日，鋪軌完工，29日舉行通車典禮，公路、鐵路同時通車。