V dvajsetih letih je dvotirni leseni most postal dotrajan. Lesena konstrukcija je začela propadati, v zidanih delih so nastale poškodbe in temelji so postali predvsem zaradi povečanja teže vozil nezanesljivi. Leta 1863 je uprava Južnih železnic dogradila progo (Koroške ali dravske proge) do Celovca in na Studencih vzpostavila Centralne delavnice Južnih železnic (1863–1866) s kurilnico. Promet proti Studencem in Koroški je zahteval tretji tir, zato se je uprava družbe Južna železnica odločila, da bo po lastnih načrtih v manj kot dveh letih zgradila nov most.
Načrt za jekleni most je izdelal Karl Etzel (1812-1865), gradbeni direktor družbe Južnih železnic. Načrt je sprejel tudi upravni odbor družbe in do realizacije projekta je prišlo novembra 1863. Leta 1864 so začeli ob sočasnem snemanju starega graditi nov jekleni most. Od sredine petdesetih let 19. stoletja se je les kot gradbeni material mostov na glavnih progah vse bolj umikal. Most so gradili tako, da prometa niso ustavili. Zato so v šestih zimskih mesecih zgradili pomožni most in ga predali v promet sredi junija 1864. Prvič je bil v avstrijski polovici države postavljen železniški most ločne konstrukcije. Sestavljen je bil iz treh jeklenih ločnih razponov po 57 m, ki so se opirali na dva obrežna in dva rečna opornika. Višina lokov je znašala 11,3 m. Nivo tračnic je bil za 7 čevljev višji kot pri starem lesenem mostu in je segal približno 65 čevljev nad srednjo gladino reke. Razpetina celotnega mostu je znašala 530 čevljev, skupna dolžina mostu pa 730 čevljev. Leseno konstrukcijo so zamenjali za elegantno in širšo triločno kovinsko konstrukcijo na kamnitih podpornikih. Most je veljal za največji in najlepši rečni železniški most v Habsburški monarhiji. Gradbena dela je v celoti, razen kovinske konstrukcije, izvedla družba Južnih železnic v lastni režiji ter jih dokončala prej kot v dveh letih kljub dvema ostrima zimama in pogostim naraslim vodam. Stroški predračuna za izgradnjo objekta so bili ocenjeni na 1.260.000 goldinarjev, medtem ko dejanski stroški niso presegli vsote milijon goldinarjev. 15. februarja 1866 so izvedli obremenilni preizkus v navzočnosti predstavnikov ministrstva za trgovino in obrt družbe Južna železnica ter direktorja Rotschildove Železarne Vitkovice (Witkowitz) iz Ostrave na Češkem, ki je izvedla gradnjo železne konstrukcije. Obremenilni preizkus so opravili trije vlaki, sestavljeni iz štirih najtežjih lokomotiv, ki so pokrili tri tire nad enim lokom in so tako pri teži 1000 do 1200 stotov vsake lokomotive obremenili eno polje s kolosalno težo 12.000 do 14.000 stotov. »Veličastni most, dostojen spomenik preminulemu projektantu, višjemu svetniku Etzlu, ponos vseh pri gradnji udeleženih inženirjev, prelepi okras našega mesta, je sijajno prestal tudi ta preizkus in bil 16. t. m. predan prometu. Do zdaj vozijo na njem samo vlaki na in s Koroške, vendar naj bi po njem v najkrajšem času vozili tudi vlaki Južne železnice, provizorični leseni most pa bodo po dveletnem zvestem služenju podrli.«
Južna železnica je v začetku 20. stoletja posebej na vseh večjih mostovih obstoječe prvotne lesene pragove zamenjala s prečnimi železnimi pragovi, s čimer so dosegli bistveno višjo varnost ter zmanjšali vzdrževalne stroške. Posebno pozornost so namenili leta 1903 izvedeni ojačitvi mariborskega železniškega ločnega mostu čez Dravo. V letih 1902–1903 je prišlo do rekonstrukcije mostu. Prevozna sredstva so postala težja in osna obremenitev se je povečala z 12 ton na 15 ton, kar je zahtevalo močnejšo različico železniških objektov.
Med drugo svetovno vojno je Železniški most doživljal dramatične trenutke od miniranja, nagle vzpostavitve prometa s strani okupatorja do zavezniškega bombardiranja. Po vojni je bil, med letoma 1948 in 1950, obnovljen v nespremenjeni obliki. Z nadaljnjimi popravili in sanacijami je bila konstrukcija mostu kot del tehniške dediščine deležna posebnih skrbi in vzdrževanja. Železniški most kot javni spomenik zrcali kulturni in gospodarski razvoj in je hkrati nosilec zgodovinskega sporočila o znanju in tehnični kulturi 19. stoletja. S svojo mogočnostjo, obliko in simbolno sporočilnostjo prevzema tako ustvarjalca kot opazovalca. Kot sestavni del mariborske podobe na vzhodu je bil vse od izgradnje, sredi 19. stoletja, do današnjih dni motiv mnogih vedutnih in fotografskih upodobitev. Mariborski železniški most je največji in najstarejši ohranjeni železniški most v Sloveniji. Od leta 1992 je zaščiten kot spomenik lokalnega pomena in vpisan v register nepremične kulturne dediščine RS.
