สะพานเดชาติวงศ์ ได้เริ่มสร้างขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2485 สมัยสงครามมหาเอเชียบูรพาโดยกรมทางหลวง ซึ่งสร้างสะพานแห่งนี้โดยมีจุดประสงค์ให้เป็นเส้นทางที่เชื่อมโยงระหว่างภาคกลางและภาคเหนือแทนเส้นทางเรือ โดยมีพิธีเปิดให้ใช้งานได้เมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2493 โดยมีพันตรี หม่อมหลวงกรี เดชาติวงศ์ อธิบดีกรมทางหลวงในสมัยนั้นเป็นประธานเปิดสะพาน ต่อมาในปี พ.ศ. 2512 กรมทางหลวงได้งบประมาณทางหลวงหมายเลข 32 ตอน บางปะอิน-นครสวรรค์ จึงได้สร้างสะพานขึ้นอีกสะพานหนึ่งคู่กับสะพานเดชาติวงศ์เดิม เรียกว่า สะพานเดชาติวงศ์ 2 โดยเป็นสะพานคอนกรีตเสริมเหล็กคู่ขนานไปกับสะพานเดชาติวงศ์เดิม และเปิดใช้เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน พ.ศ. 2514 ต่อมาได้มีการสร้างสะพานเดชาติวงศ์ 3 เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2532 และสร้างเสร็จและเปิดใช้งานเมื่อวันที่ 9 เมษายน พ.ศ. 2536