2006年8月4日，京沪高速铁路建设率先在在南京拉开帷幕--南京大胜关长江大桥破土动工。大桥全长约9270米，为六跨连续钢桁拱桥，桥上按六线布置，分别为京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线和南京地铁双线，其中京沪高速铁路设计时速达300公里。

南京大胜关长江大桥主跨2×336米，连拱为世界同类桥梁最大跨度，桥上按六线布置，分别为京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线和南京地铁双线;其中京沪高速铁路设计时速达300公里，沪汉蓉铁路为I级干线，客货共线，客车设计行车时速是200公里，南京地铁行车时速是80公里。钢拱桁梁全联桁架的两端240米为平弦桁架，高16.0米，节间长度12.0米的N形桁式，竖杆与线路的纵坡垂直。两个336米的主跨为钢桁拱连续梁，拱的矢高84.2米，矢跨比约1/4，拱顶桁高12米，从拱趾到拱顶总高96.2米。平弦与拱桁间设加劲弦及变高桁相连接。铁路桥面设在平弦的下弦和拱桁的系杆上，离拱趾约28米高。三个主墩的两侧各60米范围内为4个15米节间，其余的节间长均为12米，竖杆呈竖直设置。由于桥面有竖曲线，要兼顾拱跨结构的对称性，近7#中主墩的两个节间调整到15.72米，其余节间长仍为12米。

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路上的控制性工程，该桥位于南京长江三桥上游1550米处，规模宏大、施工复杂，是京沪高速铁路的控制性工程之一。

大胜关长江大桥是世界上设计荷载最大的高速铁路桥梁，其主桥墩承台长76米，宽34米， 厚6米，巨大的承台下面连着46根120米长的桩，根根直伸到水下的岩石中，共同支撑起万吨以上的荷载。从侧面看，主桥共有11个桥墩，双孔通航，3个主桥墩间的最大跨度达到336米，成为设计时速300公里级别中跨度最大的高速铁路桥梁。

南京大胜关长江大桥由中铁大桥局施工;大桥钢梁将由中铁宝桥股份制造，施工总承包合同价为38.6亿元。

从外观上看，大桥由3个主桥墩在湍急的江水中撑起巨大的身躯，两架组合钢拱架组成优美的"M"形，与"一"字形桥面一起，把水天一色映衬无遗。

大胜关大桥自2006年7月开工建设以来，已累计完成钻孔桩1340根，主桥各墩全部转入上部结构施工，并于2007年12月实现了两岸同时架设钢梁的目标，创造了长江上建桥的多项新纪录，为京沪高速铁路全面开工开了个好头。2011年1月，大桥正式通车。