1908年（光緒34年）蘭州黃河鐵橋施工現(xiàn)場(chǎng)，圖為橋南端橋墩露出水面的情況
德商喀佑斯承包黃河鐵橋后，委托美國(guó)橋梁公司設(shè)計(jì)，由德國(guó)泰來(lái)洋行組織修建。設(shè)計(jì)鐵橋由上部結(jié)構(gòu)（橋身）和下部結(jié)構(gòu)（橋墩）兩部分組成。上部結(jié)構(gòu)為穿式鋼桁架，共計(jì)5孔，每孔跨徑45.9米，全長(zhǎng)233.5米；每孔2片桁架，共計(jì)10片桁架；每片桁架有9個(gè)節(jié)間，每節(jié)間各為5.1米，桁架高5.1米。木板橋面總寬8.36米，其中車(chē)行道寬6米，兩側(cè)人行道各寬1米。桁架橫梁為鋼梁，欄桿由角鐵及鋼管焊接而成，高1.3米。下部結(jié)構(gòu)由2座橋臺(tái)、4個(gè)橋墩組成，橋墩為高強(qiáng)快凝水泥砌料石重力式橋墩，橋臺(tái)為水泥砂漿砌條石橋臺(tái)，沉井基礎(chǔ)開(kāi)挖至巖層。設(shè)計(jì)荷載為8噸，僅供馬車(chē)通行。設(shè)計(jì)橋頭高于兩岸1米，南北橋頭各建牌坊1座。
由于當(dāng)時(shí)中國(guó)近代工業(yè)處于起步階段，鋼鐵工業(yè)極其落后，無(wú)法生產(chǎn)修建鐵橋所需的合格鋼材，所以合同規(guī)定修建鐵橋所需鋼鐵、水泥等建筑材料，均由德國(guó)泰來(lái)洋行自行從外國(guó)購(gòu)置。根據(jù)原始合同記載，大部分建筑材料購(gòu)自德國(guó)；又據(jù)上世紀(jì)50年代初尚留于鐵橋上的銅牌子記載，材料來(lái)自美國(guó)橋梁公司，但材料來(lái)源究竟系何處，根據(jù)現(xiàn)在所知資料，仍無(wú)法確定。
修建鐵橋所需的全部鋼鐵、水泥等建筑材料和使用的鍋爐、機(jī)器、沉箱、小鐵軌等，按合同規(guī)定，均限于光緒三十三年（1907年）五月全部由德國(guó)運(yùn)至天津。天津至蘭州由甘肅洋務(wù)局派員接運(yùn)。
材料由泰來(lái)洋行海運(yùn)至天津下船后，由天津經(jīng)京奉鐵路運(yùn)至豐臺(tái)火車(chē)站，再由豐臺(tái)轉(zhuǎn)京漢鐵路運(yùn)至河南新鄉(xiāng)火車(chē)站。新鄉(xiāng)至西安，西安至蘭州，均由各地馬車(chē)運(yùn)輸。所有材料的轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，從天津到蘭州，完全由甘肅洋務(wù)局負(fù)責(zé)派員辦理。為穩(wěn)妥、安全、順利地將材料運(yùn)至蘭州，甘肅洋務(wù)局在蘭州、新鄉(xiāng)、西安三處各派了材料接運(yùn)委員，全面負(fù)責(zé)各路段的轉(zhuǎn)運(yùn)工作。派駐天津的材料接運(yùn)委員為候補(bǔ)知縣張鐘駿、縣丞趙毓岳、巡檢傅晸；駐河南新鄉(xiāng)的材料接運(yùn)委員是縣丞麥方堃、典史臧炳文；駐西安的材料接運(yùn)委員是候補(bǔ)知縣沈朝云、劉啟烈、府經(jīng)歷高鏡寰；并在蘭州設(shè)立收料委員會(huì)，主持收料事宜。
料件由天津至新鄉(xiāng)全由鐵路運(yùn)輸，沒(méi)有什么大的困難；但由新鄉(xiāng)經(jīng)西安至蘭州卻困難重重。新鄉(xiāng)到蘭州既無(wú)鐵路，又無(wú)公路，僅有只能通行大車(chē)的驛道，而且崎嶇難行。特別是潼關(guān)以東、甘肅六盤(pán)山等處，坡大溝深，道路迂曲狹窄，坎坷不平，要用大車(chē)將數(shù)百萬(wàn)公斤的料件運(yùn)抵蘭州，絕對(duì)不是一件容易的事，也不是蘭州所能獨(dú)立承擔(dān)的。為了盡快建成鐵橋，當(dāng)時(shí)采用了分段承包運(yùn)輸?shù)霓k法：新鄉(xiāng)到西安由山東、河北、河南、陜西大車(chē)戶(hù)聯(lián)合承包運(yùn)輸：西安到蘭州由蘭州大車(chē)戶(hù)單獨(dú)承包運(yùn)輸。當(dāng)時(shí)的舊式鐵輪大車(chē)均為兩只木輪外包鐵皮，雖稱(chēng)為鐵輪，實(shí)際仍為木輪，外部包一層鐵皮只是為了增加耐磨力而已。這種車(chē)載重量小，運(yùn)輸小型料件尚能應(yīng)付，運(yùn)輸大型的特殊機(jī)件，則很難承擔(dān)。當(dāng)時(shí)，承包西安至蘭州運(yùn)輸任務(wù)的蘭州鐵輪大車(chē)戶(hù)王新年（人稱(chēng)王大幫），經(jīng)泰來(lái)洋行介紹，在天津訂做了6輛4輪大車(chē)，連同舊式大車(chē)共40輛，專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸鐵橋料件。所有材料、機(jī)具設(shè)備于清光緒三十三年（1907年）八月起運(yùn)，分36批，至第二年（1908年）五月，歷時(shí)10個(gè)月全部運(yùn)至蘭州。所運(yùn)材料機(jī)具中，鋼梁、鐵板條及其他機(jī)件重量估計(jì)約在120萬(wàn)斤以上，洋灰（水泥）2240桶（合770560斤），小輕便鐵軌2300米（合138000斤），以及鍋爐、沉箱、鋼絲繩等，總計(jì)約400萬(wàn)斤。當(dāng)時(shí)的中國(guó)，還是一個(gè)半封建半殖民地的國(guó)家，經(jīng)濟(jì)十分落后，國(guó)力十分薄弱，在交通條件和運(yùn)輸工具極其原始的情況下，將400萬(wàn)斤的鋼材零部件、設(shè)備、機(jī)具等用馬車(chē)?yán)\(yùn)，輾轉(zhuǎn)數(shù)千里，途經(jīng)數(shù)省，排除各種艱難險(xiǎn)阻，安全完整地運(yùn)到蘭州，確實(shí)是一大奇跡。
材料、設(shè)備、機(jī)具運(yùn)到蘭州后，黃河鐵橋于清光緒三十四年（1908年）正式動(dòng)工興建。當(dāng)時(shí)黃河水深約2.6米，距水面6米就挖到了基巖：北面是紅砂巖，南面是青砂巖，并挖去基巖風(fēng)化層，然后下鐵船（即沉箱），中間豎有鐵管，周?chē)嘧⒒炷痢蛳虏抗灿?個(gè)墩，河南第一墩最深，墩底距當(dāng)時(shí)水面6米左右。經(jīng)多年洪水考驗(yàn)，墩臺(tái)完好，證明鐵橋基礎(chǔ)建筑在基巖上。
關(guān)于鐵橋的基礎(chǔ)，1952年，西北軍政委員會(huì)交通部公路局設(shè)計(jì)公司為做好加固中山橋的前期準(zhǔn)備工作，對(duì)中山橋的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和檢驗(yàn)。在調(diào)查修建歷史時(shí)，曾訪(fǎng)問(wèn)了居住在黃河鐵橋附近的一位73歲的老人馬恒，這位老人在一開(kāi)始修建黃河鐵橋時(shí)就在工地上當(dāng)小工。他說(shuō)：“當(dāng)時(shí)做基礎(chǔ)時(shí)，水深有七八尺，挖下去離水面一丈七八尺深就挖到了石頭層，北面是紅砂石，南面是青砂石，并且還把石頭挖下去了一部分，然后下的鐵船（沉箱），中間豎有鐵管，周?chē)嘤谢炷痢?rdquo;《蘭州古今注》說(shuō)： “橋下設(shè)四墩，下用水泥鐵柱，上用石塊，河南第一墩最深，墩底至水面一丈七八尺有奇。”《甘肅勸業(yè)道報(bào)告書(shū)·鐵橋圖說(shuō)》載：“（鐵橋）于光緒三十四年二月動(dòng)土，至宣統(tǒng)元年六月一律告竣，計(jì)橋長(zhǎng)七十丈，寬二丈二尺四寸，架橋四墩，中豎鐵柱，外以塞門(mén)德土參合石子石條成之。”根據(jù)以上記載，可以推測(cè)出橋臺(tái)、橋墩的基礎(chǔ)建在石層上，深度約在當(dāng)時(shí)水面下6米左右，用開(kāi)口式沉箱灌混凝土而成。
修建橋墩、橋臺(tái)的材料不一樣，南橋臺(tái)是條石砌的，北橋臺(tái)是混凝土的。南面第一墩上部是漿砌條石，下部是混凝土。其余三個(gè)橋墩上部是混凝土，下部是漿砌疙瘩石。修建材料不一樣的原因，據(jù)馬恒說(shuō)，是“當(dāng)時(shí)為了看看石頭砌起來(lái)是不是好，所以先從南橋臺(tái)開(kāi)始用石頭砌，后來(lái)覺(jué)得用石頭砌不如用混凝土的好，同時(shí)洋灰（水泥）也有限，因此以后變?yōu)橐徊糠掷檬^砌，一部分利用混凝土”.
蘭州黃河鐵橋雖然是德國(guó)泰來(lái)洋行喀佑斯承包，美國(guó)橋梁公司設(shè)計(jì)，但具體承擔(dān)施工任務(wù)的大多數(shù)是中國(guó)人。據(jù)有關(guān)資料記載，自始至終督辦修橋一切事務(wù)的是二品銜蘭州道彭英甲；協(xié)助彭英甲管理修橋事宜的有兩個(gè)人，一個(gè)是蘭州府知府劉振鏞，一個(gè)是皋蘭縣知縣賴(lài)恩培；監(jiān)理工程的是甘肅洋務(wù)局坐辦、候補(bǔ)知縣樊鼎樞、徐登第；英文翻譯是縣丞江連慶、照磨孫賢、巡檢林慶椿、千總蒲生祿。施工現(xiàn)場(chǎng)的外國(guó)人主要有兩個(gè)人，一個(gè)是美國(guó)工程師滿(mǎn)寶本，負(fù)責(zé)圖紙?zhí)嵴{(diào)，即施工技術(shù)負(fù)責(zé)人；一個(gè)是德國(guó)工程師德羅，負(fù)責(zé)收管材料，統(tǒng)計(jì)施工進(jìn)度等。工地具體操作負(fù)責(zé)人是天津人劉永起（通稱(chēng)劉工頭），還有從天津、上海等地招來(lái)的技術(shù)工人十多人，蘭州當(dāng)?shù)毓陀玫蔫F、木、泥工匠六十多人，以及小工數(shù)百人，最多時(shí)有五百多人參與具體施工。橋工和工程技術(shù)人員在積極努力下，克服了施工中的各種困難，經(jīng)過(guò)一年零四個(gè)月的辛勤勞動(dòng)，于清宣統(tǒng)元年（1909年）六月完工。為使這座黃河上游首創(chuàng)的永久性鐵橋更加雄偉壯觀，在橋兩端分別建造有一座石木結(jié)構(gòu)的大牌樓，上有升允所題“第一橋”匾額。
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