В том месте, где сегодня расположен мост Патона, в дореволюционное время находился Николаевский цепной мост, который спроектировал английский инженер Чарльз Виньолем. В ходе Советско-Польской войны в 1920 году мост был взорван отступавшими польскими войсками. В 1925-41 годах на месте цепного моста существовал другой мост балочной конструкции, разработанной Евгением Патоном. Он был построен на сохранившихся, но перестроенных для увеличения высоты, опорах цепного моста и даже с использованием сохранившихся цепей старого моста. Получил название в честь советской партийной деятельницы Евгении Бош. Переправа была окончательно разрушена 19 сентября 1941 года, когда мост взорвали отступающие солдаты Красной армии. После Великой Отечественной войны не восстанавливался. Опоры моста сохранились до середины 1960 годов, некоторое время они использовались для линии электропередач и были взорваны после сооружения моста метро, который построили несколько севернее. Во время временного понижения уровня воды можно увидеть остатки трёх опор цепного моста (на одной из них установлен арт-объект Редкая птица).
После окончания войны за разработку проекта нового моста через Днепр взялся Евгений Патон в сотрудничестве с самыми лучшими инженерами Института электросварки. При этом было решено использовать цельносварный метод соединения пролетов. Работа по восстановлению моста началась с исследований, который проводились здесь с целью подробного изучения новой конструктивной формы моста, предложенной Патоном. В рамках данных исследований тестировались сварочные соединения главных составных частей моста, а также поперечных элементов. Кроме того, была спрогнозирован срок эксплуатации и выносливости будущего моста. Первый раз в истории мирового мостостроения разработали специальную аппаратуру, которая предназначалась для автоматизированного сваривания монтажных стыков сплошностенчатых ферм. Такие конструкции на протяжении двух лет изготавливались в Днепропетровске, а потом доставлены в Киев.
К сожалению Патон не дожил до открытия моста буквально три месяца — Евгения Оскаровича не стало 12 августа 1953 года. 5 ноября 1953 года состоялось торжественное открытие моста, который был назван в честь его создателя. Мост Патона состоит из 264 пролетных блоков, которые соединены в одну конструкцию швами общей протяженностью 10668 метров. Имеет длину в 1543 метра. Ширина между бордюрами составляется 21 метр, а тротуары имеют ширину в 3 метра. На мосту 104 фонарных столба.
На протяжении долгих лет мост Патона представлял собой единственную автотранспортную переправу через Днепр. В связи с этим он ежедневно испытывал огромную нагрузку. Первоначально, согласно проектной документации, мощность моста равнялась 10 000 автомобилей в сутки. Проведенная в 1976 году проверка прочности моста дала поразительные результаты — выяснилось, что запас прочности моста составляет до 70 000 автомобилей в сутки! Капитальная реконструкция моста проводилась в 2004 году. В первую очередь было уничтожено трамвайное сообщение между право и левобережным Киевом (например, можно было доехать из Дарницы или с Русановки на Подол), которое просуществовало с 1954 года. Это позволило увеличить пропускную способность для автомобильного транспорта. Что касается проезжей части моста, то ее поделили на 7 полос движения: по 3 полосы в каждую сторону с реверсной по центру. Крайние полосы расширили до 3,5 метров, облегчив, таким образом, прохождение крупногабаритного транспорта.