碓氷川に架かる煉瓦造りの4連アーチ橋で、碓氷峠の代表的な建造物である。
国鉄信越本線横川駅 - 軽井沢駅間の橋梁の一つで、同区間がアプト式鉄道時代に使われた。
設計者は、1882年（明治15年）に鉄道作業局技師長としてイギリスから日本に招聘された
イギリス人技師のパウナル (Charles Assheton Whately Pownall)^[1]と古川晴一。

1891年（明治24年）着工。
高崎駅と直江津駅を結ぶ路線（後の信越本線）のうち、上述の区間だけが未開通だったため急ピッチで工事が進められ、1893年（明治26年）に竣工した。

もっとも開業直後から強度不足による変形が指摘され、
これに伴い翌1894年（明治27年）に耐震補強名目で橋脚・アーチ部の双方に対する大掛かりな補強工事が実施された。

その後は信越本線の電化を経て1963年（昭和38年）に新線が建設され、アプト式鉄道が廃止されるまで使用された。
全長91 m、川底からの高さ31 m、使用された煉瓦は約200万個に及ぶ。
現存する煉瓦造りの橋の中では国内最大規模であり、
1993年（平成5年）には「碓氷峠鉄道施設」として、他の 4 つの橋梁等とともに日本で初めて重要文化財に指定された^[2]。
現在は横川駅からこの橋までの旧線跡が遊歩道「アプトの道」になり、橋上の手すりや国道18号へ通じる階段などが整備されている。
また、2012年3月に碓氷第三橋梁〜旧熊ノ平駅間1.2kmの延伸工事が完成し、4月1日から横川〜熊ノ平間、全長5.9 kmとなった。