镇江长江大桥是连接连淮扬镇铁路和京沪高速公路南延的关键节点工程，由中铁大桥勘测设计院承担勘察设计，全国工程设计大师徐恭义任总设计师。

铁道部计划司正式委托开展前期研究工作。

2009年底中铁大桥勘测设计院开始现场踏勘和资料收集研究，启动工程可行性研究。

2010年2月完成项目建议书编制。

2010年5月份完成工可研究，开始初步设计。初始的镇江长江公铁大桥初步设计方案为悬索桥，其中主跨1120米，在此类桥梁中跨度、荷载、车道数量和荷载重量多个指标均属"世界第一"。

作为江苏南北中轴城际交通枢纽上的重要节点，五峰山长江大桥承载了重要使命。连淮扬镇铁路和徐宿淮盐铁路的对接，将会和沿海高铁对长三角区域与京津唐的连接起到一定的客流补充。徐淮扬城际铁路以后升级的空间较大，而镇江长江大桥按现有设计建成的话，以后将会制约徐淮扬城际铁路的升级。因此，五峰山长江大桥主跨部分若参考南京大胜关大桥标准，将会给江苏中轴南北过江轨道交通预留一定的升级空间。

2013年8月，国家发改委批复项目建议书，核准立项。

2013年9月，按照铁路总公司要补充研究比选隧道过江方案及相关地勘工作。

2013年12月，铁路总公司要求补充论证跨度1036m悬索桥和斜拉桥设计方案研究。

2014年5月按要求完成编制工程可行性研究报告送审。

2014年9月国家发改委批复新建连淮扬镇铁路工程可行性研究报告。

2014年10月中铁大桥勘测设计院完成镇江长江大桥初步设计并报送审查。

2014年12月28日，连淮扬镇铁路部分区段开工建设，当日开工的是连淮扬镇铁路扬州段。江苏省省长李学勇在开工现场看望建设者时说，建设这条铁路，意义不寻常。

2015年1月铁路总公司组织全国专家专题审查镇江长江大桥初步设计方案，跟据专家意见，铁路总公司会后正式确认大桥按四线高速客运铁路、八车道公路设计，悬索桥主跨采用1092m。

2015年1月16日下午，省政府主要领导和分管领导带队，省相关部门主要负责人和镇江、扬州、盐城、连云港市政府主要负责人参加，在京拜会中国铁路总公司，镇江市市委副书记、市长朱晓明不顾感冒、发烧，于15日深夜11:30乘车赶到北京，参加此次拜会活动。

此次拜会活动的一个重要内容，是加快连淮扬镇铁路建设，确保全线2015年上半年开工。交流商谈时，在市领导的积极争取和省领导的大力支持下，中铁总公司主要领导同意连淮扬镇铁路过江大桥使用"镇江长江大桥"桥名。

2015年7月，铁路工程总公司组织在南京会审施工图设计。

2015年9月，主桥工程总承包施工全国公开招标。