1998年开工，2001年建成。荣获中国建筑工程鲁班奖。由中铁大桥局集团有限公司和重庆桥梁工程总公司承建。
利用国内先进的爬模施工技术解决了高塔施工难题，采用先进的小起小落桁架式轻型挂篮和施工控制技术，解决了主梁长悬臂现浇砼施工难题。并且针对1#块施工，边跨合拢及大吨位斜拉索安装等难题，展开科技攻关，形成了一整套先进的斜拉桥施工技术。重庆大佛寺长江大桥是国家重点工程渝黔高速公路上最大的桥梁，也是最重要的控制性工程。大桥科技含量高、技术难度大。
大佛寺大桥北岸山石壁立，群山连绵。北岸侧的河床中几道鱼脊形的条状礁石顺江连绵几百米，随着江水的涨落而或隐或现。北主塔墩在主航道侧的“鱼脊”上，离北岸300多米。路不通，船难行，甚至用电都是农用电。对岸是桥梁建筑行业的劲旅重庆路桥，其南岸侧的主塔墩距岸边仅30米，几节栈桥就到了主塔墩。
受水文、地质等众多因素的影响，大桥基础施工是全桥关键控制工序。它的施工进度和工程质量直接影响全桥预定工期的如期实现，更何况在地质复杂，水深流急的川江建桥。经过精心组织，反复论证，采用了填滩筑路施工方案，决心在一个枯水期抢出主塔墩基础，以保证主塔施工的连续性。在墩位实行桩基采用了土洋结合的钻孔法和挖孔法。在3个多月里完成了水中墩桩基础，已临近了枯水期末，对主塔墩4000方混凝土进行一次性灌注。为了确保一次灌注成功，防止大体积混凝土易产生的水化热裂缝，多次试验，优化混凝土配方，采用了低水化热的矿渣水泥，并掺入了粉煤灰；在承台内预埋了冷却水管，在承台外加盖了保温保湿的防护层。赶在春汛前的3月28日，重庆大佛寺长江大桥主塔墩承台灌注成功，创下了国内建桥史上一次灌注大体积混凝土的新纪录。
大桥主塔施工采用爬模施工法。安全优质的完成了主塔施工。在主梁的施工中，设计出“巨无霸”牵索挂篮，一次灌注宽30.5米、长8米的主梁。挂篮采用了塔上竖索的方法，使非常性变形降到了最小，保证了主梁的线性流畅。挂篮采用了栓焊桁架结构，分块制造，保证了制造和安装的精度。特别是采用了小起小落的新工艺，即在托架托模行走时，托架桁梁少许离开梁体，梁体中的隔板、底模等再次降落到顶面与梁体底面平齐就可行走，避免了数百吨的托架桁梁大起和降落3米之后再前行，消除了不安全因素，为“巨无霸”超大型挂篮施工奠定了基础。经专家论证，在结构上，北主塔上30米宽的主梁一次灌注成型，优于南主塔上主梁左右幅两次灌注成型。
4号主塔墩上横梁板31米，宽8米，高6米，钢筋制安200余吨，混凝土共800方，分两次灌注。施工时也遇到了很多技术难题：一，高达55米的上横梁施工支架的变形问题；二，混凝土灌注时塔梁相对变形问题；三，模板、钢筋、预应力体系。0号索道的安装精度要求高。为了克服这些困难，采取了一系列的技术措施。例如上横梁施工支架的压重要求有700吨的压力，如果用实物压重，工作量大，工期损失将无法估量。技术人员巧妙地采用了预应力压重法，简便有效地完成了大吨位的压重任务。4号墩是全桥控制性工程，必须抢在洪水到来之前安全优质地将主塔墩抢出185米的洪水线。在机械设备无法进场的情况下，采用筑岛围堰施工，人工开挖7500方土石方，将15根直径3米的钻孔桩改为直径3.8～4.8米的变径挖孔桩，将岸上混凝土工厂改为水上混凝土工厂，确保施工顺利进行。在4号墩承台这座超大体积承台混凝土施工时，超前考虑，科学组织，一次性灌注4000立方米混凝土，仅用110小时，创造了中国建桥史上的新纪录。在4号主塔墩零号块浇筑施工时，项目部专门组成以项目经理、总工程师为主要成员的技术攻关小组，进行周密而科学的施工组织，专门编制零号块施工工艺和操作细则；多次进行技术交底，做到参建全体技术人员、施工人员个个心中有数。
硅粉混凝土的成功应用，是该桥项目部技术创新的一大亮点。硅粉混凝土具有易浇注、密实、不离析、长期稳定和高早期强度、高耐久性的特性。但科技含量高，技术难度大，为确保大桥工程质量，生产出高品质的混凝土，项目部施工一开始，就在人、财、物上对工地实验室给予大力支持，并针对应用微硅粉配制高强高性能混凝土新技术专门成立攻关小组。经过近半年的艰苦细致的工作，终于攻克一系列技术难题，筛选出技术性、经济性俱佳的配合比，并通过业主及监理专家小组的鉴定。这项新技术的成功运用，既保证了大佛寺桥的施工质量和结构的耐久性，又填补了公司及西南地区桥梁施工史上的一项空白。
