Первый мост через Мойку в створе Вознесенского проспекта был сооружён в 1716 году. Спустя 20 лет на этом месте был построен деревянный разводной мост, типовой проект которого был разработан инженером Германом ван Болесом. Переправы, построенные по этому проекту, имели промежуток между крыльями разводного пролёта для провода мачтовых судов, закрываемую для проезда по мосту щитами. Переправа была выкрашена в синий цвет, поэтому 20 апреля 1738 года приобрела существующее по настоящее время название - Синий мост.
При создании гранитных берегов Мойки возникла необходимость реконструкции переправ через реку. В 1797-1810 годах вместо однопролётного разводного здесь был построен трёхпролётный деревянный мост на каменных опорах. В 1818 году Синий мост был перестроен по новому типовому проекту инженера В. И. Гесте, которому в данном случае помогал инженер П. П. Базен. Мост стал однопролётным, с аркой из чугунных коробов, с облицованными гранитом устоями. Ширина новой переправы стала равна 41 метру.
На рубеже XVIII-XIX веков Синий мост был местом торговли крепостными людьми. Здоровый мальчик 12-16 лет продавался за 50-100 рублей, сильного молодого человека можно было приобрести за 200-300 рублей. Здесь же работала "биржа труда", на которой можно было нанять пильщиков, каменотёсов, плотников.
В связи с постройкой Мариинского дворца Синий мост в 1842-1844 годах был расширен. Для этого со стороны Красного моста к нему по проекту инженеров Е. А. Адама, А. Д. Готмана и И. С. Завалишина добавили новые чугунные арки. После этого Синий мост приобрёл современные размеры. Он стал самым широким в Санкт-Петербурге - 99,95 метров (встречаются упоминания и других значений: 97,3 метров). Его проезжую часть включила в себя Исаакиевская площадь. Для туристов, гуляющих около Мариинского дворца, не всегда и заметно, что идут они не по площади, а по мосту. В конце XIX века гранитные обелиски Синего моста были заменены на чугунные фонари - копии фонарей моста Александра III в Париже.
При плановом техническом осмотре конструкций Синего моста в 1925 году выяснилось, что в чугунных коробах образовались сквозные трещины, многие металлические болты разорвались. Мост просел на 20-25 сантиметров. В 1929-1930 годах сооружение было усилено по проекту инженеров О. Е. Бугаевой и В. В. Чеботарева. Пролётные строения низовой части были заменены на железобетонный свод. При этом его внешний облик остался прежним. В 1938 году проезжая часть Синего моста была заасфальтирована.
В 1971 году на спуске у моста был установлен памятный обелиск, выполненный в виде водомерного столба. На нём отмечены уровни самых значительных петербургских наводнений: 1824, 1903, 1924, 1955, 1967 годов.
В 2002 году проводился капитальный ремонт Синего моста. Его длина равна 35 метрам.
