Những năm 80 của thế kỷ trước, tình hình giao thông của Hà Nội rất phức tạp, nhất là giao thông qua sông Hồng. Mặc dù đã có cầu phao, nhưng lưu lượng phương tiện đi qua cầu Long Biên rất lớn, song cầu quá nhỏ, lại đi chung với đường sắt, nên thường xuyên bị ách tắc. Trong khi đó, cầu Thăng Long còn đang dở dang và dù có xong cũng không “chia lửa” được nhiều, do vị trí quá xa nhau.

Theo quy hoạch, Hà Nội cần thêm 4 cây cầu qua sông Hồng, trong đó cầu vào trung tâm thành phố là ưu tiên số một. Trước tình thế cấp bách, năm 1983, Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng (nay là Thủ tướng Chính phủ) đã cho phép Bộ Giao thông - Vận tải và UBND thành phố Hà Nội xây trước một cây cầu tại khu vực này.

Ban đầu, cầu Chương Dương được xây dựng trên ý tưởng thiết kế là cầu treo với 3 nhịp chính vượt sông. Để làm được cầu này, điều quan trọng nhất là phải đóng được cọc của các trụ nhịp chính xuống sông Hồng ở độ sâu khoảng 60m. Lý thuyết là vậy, nhưng lúc đó chúng ta không có búa lớn có đủ năng lực xung kích để đóng cọc xuống cao độ yêu cầu. Yếu tố quan trọng nữa khi xây dựng cầu treo là cáp chủ để thi công từ bờ Nam sang bờ Bắc, lại không có.

Trước tình hình đó, Trung tướng Đồng Sỹ Nguyên, Phó Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng kiêm Bộ trưởng Bộ Giao thông - Vận tải đã triệu tập một cuộc họp và ông quyết định chuyển phương án làm cầu Chương Dương từ cầu treo thành cầu cứng.

Cầu Chương Dương do Viện Thiết kế giao thông (nay là Tổng công ty Tư vấn thiết kế Giao thông vận tải TEDI) thiết kế là cầu dầm thép. Nằm ở vị trí km170+200 quốc lộ 1A, cầu có chiều dài 1.230m, gồm 21 nhịp, trong đó 11 nhịp thép, 10 nhịp bê tông. Cầu chia làm 4 làn xe chạy, ở giữa có phần cánh gà mỗi bên rộng 5m, phía ngoài cùng có làn đường dành cho xe máy rộng 1,5m. Đầu cầu phía Gia Lâm nối vào con đường mới mở (đường Nguyễn Văn Cừ) chạy tới cầu Chui và đầu cầu phía nội thành nối vào đường Trần Nhật Duật. Toàn bộ sắt thép làm cầu là tận dụng thép phục vụ thi công cầu Thăng Long và một lượng khá lớn dầm cầu đường sắt.

Tên cầu lúc khởi công (ngày 10-10-1983) là "Cầu treo mùa xuân", sau đó, được đổi tên thành cầu “Chương Dương”. Tại một cuộc họp báo ở khách sạn Giảng Võ, Trung tướng Đồng Sĩ Nguyên nói, sở dĩ đặt tên cầu là Chương Dương bởi đây là tên một bến trên sông Hồng, nơi đã vang lừng chiến thắng đánh bại quân Nguyên - Mông vào thế kỷ XIII, nay được đặt tên cho cây cầu để khơi dậy khí thế Chương Dương trong thi đua lao động sản xuất, trên tinh thần tự lực, tự cường của Việt Nam.

Chỉ đạo trực tiếp việc xây dựng cầu lúc đó là Thứ trưởng Bộ Giao thông - Vận tải Bùi Danh Lưu, chỉ huy xây dựng trực tiếp là Tổng Giám đốc Liên hiệp Các xí nghiệp giao thông 1 (nay là Tổng công ty Xây dựng công trình Giao thông 1, Bộ Giao thông - Vận tải) Phạm Quang Tuyến. Bộ trưởng Bộ Giao thông - Vận tải Đồng Sỹ Nguyên dù bận trăm công nghìn việc, nhưng luôn dành sự quan tâm đặc biệt cho công trình này. Gần như tối nào ông cũng đi kiểm tra tình hình thi công dự án. Đi đến đâu, ông cũng ghi nhận, động viên những việc anh em làm được, việc gì còn vướng mắc, ngay hôm sau ông triệu tập cuộc họp để tìm giải pháp tháo gỡ.