著名的“江桥抗战”的第二年即1932年10月，抗日名将苏炳文重举义旗，宣布抗战，并在原兴安北省所在地海拉尔召开军民誓师大会，在张学良的东北边防军的基础上，成立东北民众救国军，共辖5个旅的兵力。日本关东军闻讯十分震惊，11月24日，关东军司令部下达了进攻呼伦贝尔的命令。为全面进攻呼伦贝尔地区，剿灭抗日力量，并以呼伦贝尔为跳板进攻苏联后贝加尔地区，日本关东军迅速维修了哈～满公路（哈尔滨～满洲里），并于1933年5月开始在扎兰屯北部哈～满公路上修建卧牛河铁桥，当年完工。

卧牛河铁桥的修建，设计、监工均由日本人担任，并有3个朝鲜人协助监工，建桥工人为在当地抓的中国劳工。所需木材，来源于扎兰屯东北部庙尔山一带，钢梁等钢材全部来自日本本土。由于急于建桥，施工仓促，建桥时未挖深坑建立水泥基础，而是打木桩代替水泥基础，然后在木桩上修筑钢筋水泥桥墩。钢梁为日本国运来的组合钢梁架，可拆卸，钢梁上嵌有铜牌，铜牌上写有“日本横河桥梁制造所昭和九年制做”字样。

卧牛河铁桥虽然修建仓促，但坚固耐用，为日本侵略者入侵呼伦贝尔地区提供了交通便利。富拉尔基扎兰屯抗日前线相继失守后，日军平贺、茂部、服部、宫崎、中村等2万余人步兵及数十门野炮、山炮及十几辆坦克、装甲车等，在步兵的掩护下，通过卧牛河铁桥，占领博克图，直逼海拉尔。1945年8月13日，苏联红军先头部队通过扎兰屯时，数十辆坦克及大炮隆隆驶过卧牛河铁桥。8月16日苏联红军第7军第202师进攻扎兰屯时，坦克、大炮、辎重等重武器也在卧牛河铁桥上通过。

建国以后，当地政府在哈～满公路的基础上，改建为国道，并先后四次对卧牛河铁桥进行维修。1965年第一次维修，主要修补了大桥北侧部分破损的桥墩和残损的栏杆，更换了桥面板；1982年进行了第二次维修，主要加设了桥面两侧0.75米宽的铁板人行道，对钢梁进行了防腐处理并维修了栏杆。1986年进行了第三次维修，更换了坏朽的全部木质桥面板。维修了栏杆和人行道。