1987年6月，總公司（中交一公局集團）與交通部三航局聯合體投標中標廈門大橋（建設期間稱為“廈門高集海峽大橋工程”）。1991年12月19日，廈門大橋于正式建成通車，成為新中國第一座跨海峽公路大橋，對新興的廈門經濟特區，乃至整個閩南沿海經濟發展具有重要意義。
這座大橋工程艱巨技術復雜。它不僅橫跨海峽，在集美岸還連接著一座由7條匝道組成的互通式立交橋，分別與主干線公路福廈線、漳廈線及集美旅游區互相銜接。加之，該橋是由陸地通往廈門特區的重要通道，在橋梁造型和裝飾藝術上要求較高，這就給設計和施工增加不少困難，也提出些新的課題。
參加大橋建設的全體人員解放思想，勇挑重擔，積極探索，大膽創新，以嚴謹的科學態度，反復研究、篩選，確定了接縫少、抗震性能強，造型輕巧美觀、經濟實用的設計方案。施工中團結協作、精心組織，發揚艱苦奮斗、努力拼搏的精神，戰勝了潮汐、臺風帶來的種困難，攻克了一個個技術難題。在深水基礎和預應力砼箱梁滑模施工中，采用了新工藝、新技術，積累了許多有益的經驗。這對于促進總公司橋梁建筑技術的發展，起到了積極的作用。
廈門大橋是我國90年代初規模最大、標準最高的海峽公路大橋，它的建成通車， 大大改善了廈門特區的交通條件和投資環境，對促進廈門特區的經濟發展，加強廈門島與閩南金三角地區和廣州、潮州、汕頭地區的經濟貿易聯系都是有著非常重要的作用。
大橋于1988年10月正式開工，于1991年12月建成通車，歷時3年又2個月，圓滿完成建設任務。
廈門大橋工程總長6956.0米，其中主橋長2070.7米，橋面寬23.5米，引橋和立交匝道橋長2481.8米，集美立交引道長1287.99米，橋墩、臺共計122個，其中水中墩98個，高崎引道全長854.5米。大橋總造價15688萬元。
廈門大橋在技術上有以下特點：
首次在全國范圍內采取設計和施工公開招標。
首次跨海峽修建長大橋。
首次在國內采用滑模鋼支架逐跨施工法修建預應力鹼連續梁橋。
首次在國內采用自行研制的大噸位預應力錨具和聯接器。
跨海灣修建互通式立體交叉，國內還不多見。
廈門大橋主橋為46孔 45米等跨等截面預應力砼連續箱梁，共分5聯，基礎以4?1.5米鉆孔樁為主，1號和7號墩為明挖擴大基礎，17-29號墩為打入0.55×0.55米的預應力砼預制方樁，墩身為47對鋼筋砼實心薄壁矩形墩。集美立交橋由22.5米的預應力砼引橋和20米、16米的6個鋼筋砼匝道橋(均為連續梁)構成。
1987年10月1日高崎引道率先破土動工。
1988年1月27 日主橋下部開工。
1988年8月6日主橋上部開工
1988年7月20日集美立交橋開工。
主橋9-16號墩位于海峽主槽，水較深，施工期間還需維持100噸以下船只的通航。40-42號墩位于杏林灣水庫閘門外泄洪溝中，泄洪流速大 (可達4米/秒)，不宜采用填筑島施工。
施工中，總公司廈門工程處（現“中交一公局廈門工程有限公司”）在承擔部份下部工程的同時，主要承擔主橋及引橋上部工程和集美立交橋工程。
鉆孔樁工程由總公司伊拉克返還的MT-150鉆機全護筒鉆孔成樁,同時輔助以YKC-31改進型沖擊鉆成樁，成樁后采用鋼套箱內封底抽水施工承臺、墩身。
上部結構采用總公司從伊拉克摩蘇爾五橋返還的縱向滑移式鋼模架逐孔澆筑施工。1988年8月19日開始澆第一孔，1991年2月28日澆筑最后一孔，共歷時923天，扣除各種原因誤的時間 242天，實際凈施工日期為681天，約23個月。平均每孔施工周期為14.8天。這種施工方法機械化程度高，操作工藝易于掌握，節省人力，成型后箱梁外表美觀，整體性好，施工時橋下通航或交通不受干擾，可以節省材料。在施工中技術人員和工人充分發揮主觀能動性和科學管理精神，不斷縮短箱梁的生產周期，原來澆筑一孔箱梁需15天，本橋創造過10天的新紀錄，為加快廈門大橋的建設做出了貢獻，也為引進和消化建橋先進設備積累了新經驗。
主橋上部結構原設計使用進口的錨具和聯結器。此產品當時無現貨，訂貨時間長，又需大量外匯。為確保大橋能按時開工，先進口全橋所用錨具和鋼絞線的三分之一，余下的三分之二立足于國內研制生產，總公司機械廠與中國建筑科學院共同合作，積極開展研制工作，在較短的時間內研制成功了QML13-22B 型連接錨具，取代了進口產品，并填補了國內此項技術的空白，節省了外匯，促進了科技發展。此時，江西新華金屬制品有限公司已生產出高強度、低松弛的鋼絞線，保證了廈門大橋的需要。
集美互通式立交橋是一座單喇叭形的大型城市互通式立交，它座落在集美水電溝和杏林灣水庫之中，陸地水上交通繁忙，施工干擾極大，對場地布置、施工安全均有很高的要求，加之是重點旅游區，不僅要保證工期、安全和質量，而且還要注意外觀和文明施工。
廈門工程處在施工前精心組織、合理安排，認真布局，千方百計減少對地方交通的影響，見縫插針，交叉施工。在施工水中結構時采用墩上高空平臺支架加多孔連續懸索吊裝施工法，巧妙地避開地上、水上交通，成功地完成匝道橋連續箱梁工程，得到了業主的好評和贊揚。
廈門大橋以其完善的設計和精湛的施工獲得了國內多項大獎: 1991年獲廈門市科技進步成果一等獎；1992年獲福建省工程建設省級優質工程；1993年獲建設部優質樣板工程；1993年獲建筑工程魯班獎；1994年獲交通科技進步三等獎；1999年獲福建省十佳建筑稱號。
為改善大橋通行能力和結構狀況，滿足日益增長的通行需求，2021年1月，廈門大橋改造加固項目正式啟動施工。項目由廈門公司承建，項目路線長3.58公里，施工內容包括主橋“四改六”改造加固、引橋拓寬、橋面改造、支座更換、墩柱修復以及對橋梁既有病害進行同步維修，以恢復結構耐久性，提高橋梁承載能力，該項目是國內規模最大的跨海公路大橋改造加固項目。
項目建設期間，項目團隊延續30年前初建大橋時的工匠精神，聚焦工程品質與綠色環保，打造了福建省首個5G智慧工地管理中心，并自主研發有“橋墩加固用低收縮uhpc超級混凝土”“成套海上墩柱加固吊裝設備”等多種新材料新設備，通過科技創新為項目建設賦能，有效提高項目管理效能的同時，切實保障了施工安全與工程質量，提前153天實現通車。
