1921在諾頓去世40年後，人們考慮過修建水下隧道的想法，但很快就被否決了，因為它不適合車輛通行。隨著人口的增長和汽車實用性的提高，修建跨海灣大橋的呼聲越來越高。1929年，加州立法機構成立了加州收費橋梁管理局，並委托其負責在舊金山縣和阿拉米達縣之間修建橋梁。
為了使大橋的設計更加可行，人們認為大橋所在地可以作為穿越芳草地島(即曹芳島)的“中轉站”。這壹決定大大減少了橋梁的建築材料和施工人力。直到1997，曹芳島壹直是美國海軍基地，所以要實施這個計劃，必須得到美國國會的批準，因為美國國會有權出動陸海空三軍，管理海軍和陸軍基地。經過大量遊說，1931年2月，加州終於獲得美國國會批準使用該島。大橋7月9日開工1933。連接三藩市和曹芳島的西橋是壹項巨大的工程。舊金山灣深達30米，灣底土層松軟深厚，需要新技術將地基固定在土層中。在當時的建築技術下，為了穩定，不能用兩座以上的塔來建造懸索橋；但如果只用兩座塔，塔間跨度會超過當時的技術極限。這個問題的最終解決方案是在舊金山和曹芳島之間下沈壹個巨大的混凝土錨地，將舊金山和曹芳島之間的距離“切割”成兩段，這樣就可以在這個錨地的兩端各建壹座雙塔懸索橋。
海灣大橋的東橋也是壹個非凡的工程壯舉。東橋從曹芳島到奧克蘭，由壹組雙懸臂、五個大跨度桁架和壹條桁架公路組成，跨度為365，438+002米。建成後的海灣大橋東橋是當時同類橋梁中最長的，其懸臂部分是當時世界上所有已建成橋梁懸臂中最大的。
海灣大橋東橋的原塔實際上是由特殊木材制成的。因為灣底的土層很深，所以把塔直接坐落在基巖上是不實際的，哪怕只是在灣底的土層底部。因此，工程師們小心翼翼地用原始森林中的整棵花旗松制作了長長的木樁，並將其放置在海灣底部堅實的底部土壤中，以形成橋梁的基礎。芳草島隧道連接東西橋。該隧道長160米，寬23米，高18米，是世界上直徑最大的運輸用鉆孔隧道。在隧道建設過程中挖掘的大量巖石和土壤被用作開發曹芳島北部與其相連的人工島“金銀島”的部分材料。
下面講壹個芳草島隧道下鐵路的趣聞:鐵路隧道的墻壁上，每隔壹段距離就有壹個“死穴”，供還在隧道裏的鐵路工人在火車經過時及時躲藏。1936 165438+10月12中午12: 30，海灣大橋建成通車。赫伯特·胡佛總統、威廉·麥卡杜參議員和加利福尼亞州州長弗蘭克·梅裏厄特出席了開幕式。在通車儀式上，時任州長梅裏厄特用乙炔切割吹管切割橫跨車道的金鏈，標誌著海灣大橋正式通車。
海灣大橋的總建設成本為7700萬美元。在它通車之前，當時的梵蒂岡國務卿尤金·帕切利，後來的教皇庇護十二世，為海灣大橋祈禱。起初，西橋上層的兩個入口和出口是長斜坡，分別位於第五街和布萊恩特街以及弗裏蒙特街的孔琳高地的交叉口。下層的入口位於埃塞克斯街和第五街的斜坡上，主要供貨運卡車使用。橋下壹層的鐵軌向北拐，進入跨灣火車站。
起初，東橋由三個入口組成:奧克蘭橡樹街(17號國道)盡頭的高架橋，奧克蘭38街(50號國道)盡頭與聖巴勃羅大道交叉口的高架橋，以及東海岸高速公路，與沿著海岸線延伸至奧爾巴尼、伯克利和埃默裏維爾的40號國道相連。
海灣大橋剛通車的時候，上層橋面只有六條車道，只有車輛可以通行。下層北面有三條貨車車道，中間壹條的通行方向不確定，由當時的通勤方向決定，由紅綠燈指揮；南面是南太平洋鐵路、Key System和北薩克拉門托鐵路的兩條鐵軌。當電力傳輸軌道被具有鑰匙系統的列車使用時，在另壹軌道上方有壹條電力傳輸線路，以向南太平洋鐵路和北薩克拉門托鐵路的列車供電。1941年後，海灣大橋鐵路僅用於關鍵系統。1958年4月，關鍵系統和整個海灣大橋停止所有鐵路服務。從那以後，海灣大橋重新規劃了道路。1963 10 6月12，大橋改為雙向十車道，上層五車道全部向西，下層車道全部向東，雙向收費壹直持續到1969。之後，大橋只對西行車輛收費。
起初海灣大橋上有兩條美國高速公路，40號和50號，1964年，這兩條高速公路合並為80號州際公路。
無論東、西兩個方向，金銀島和曹芳島的出口都異乎尋常地在車流方向的左側，而這兩個島的入口雖然在車流方向的右側，但兩個入口之間沒有特殊的匯合，所以車輛必須在短距離內從完全靜止加速到高速公路的速度。在鑰匙系統停止運行後的十年裏，汽車的流量迅速增加。1963，海灣大橋改造為雙層雙向十車道大橋。卡車在兩條車道上行駛，而鐵路則完全取消。為了適應貨車的高度，芳草島隧道上層要適度降低，下層也要稍微降低。降低路面時，車輛使用可拆卸的略高於原高度的臨時路面通過隧道，便於原路面施工。
2月1968，11日，美國海軍壹架T-33“流星”見習飛機從海灣大橋附近的阿拉米達海軍航空站飛出，撞向海灣大橋東橋，造成機上兩名警察死亡。事後，事故中壹個受損的橋梁桁架被更換維修。
1986年，在大橋建成50周年慶典上，海灣大橋的懸索上安裝了燈光，使得大橋在夜晚更加美麗。