Cầu Vĩnh Thịnh khởi công từ cuối tháng 11/2011 và tới tháng 6/2014 được chính thức khánh thành đưa vào hoạt động cho đến nay.
Cầu Vĩnh Thịnh được xây dựng với tổng mức đầu tư 137 triệu USD, được đầu tư từ nguồn vốn vay ODA của Hàn Quốc 100 triệu USD và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam 37 triệu USD. Cầu chính thức khánh thành vào tháng 6/2014 và đi vào hoạt động cho đến nay, kết nối quốc lộ 2C với hai trục quốc lộ hướng tâm (quốc lộ 32 và quốc lộ 2), các tuyến đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai, đường Hồ Chí Minh để tạo thành một hệ thống giao thông hoàn chỉnh, kết nối trung tâm Thủ đô với các tỉnh phía Tây Bắc như Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Lào Cai, Yên Bái, Tuyên Quang.
Cầu Vĩnh Thịnh bắc qua sông Hồng, đây là cây cầu vượt sông dài nhất Việt Nam.
Cây cầu này có ý nghĩa rất quan trọng bởi cây cầu là điểm kết nối các đô thị vệ tinh, khu công nghệ cao, điểm du lịch để góp phần thúc đẩy giao thương hàng hóa giữa các tỉnh Tây Bắc với Thủ đô, các tỉnh Đồng bằng Bắc Bộ và cả nước. Qua đó tạo động lực phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội và thu hẹp khoảng cách phát triển của khu vực Tây Bắc so với mặt bằng chung của cả nước.
Đây là cây cầu bê tông cốt thép vĩnh cửu vượt sông có chiều dài lớn nhất Việt Nam từ trước đến nay với chiều dài 5,4 km (trong đó cầu dài 4,4 km và đường hai đầu cầu dài 1 km).
Điểm đầu cầu tại nút giao QL32 với tuyến tránh Sơn Tây, điểm cuối vượt qua đê tả sông Hồng khoảng 200 m và kết nối với QL2C. Việc kết nối 2 trục hướng tâm quốc lộ 32 và quốc lộ 2, cao tốc Nội Bài - Lào Cai tạo thành một hệ thống giao thông hoàn chỉnh.
Từ tháng 6/2014, cầu bắt đầu thay thế phà Vĩnh Thịnh vốn là huyết mạch giao thông chính nối Sơn Tây (Hà Nội) và Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc).
Cầu Vĩnh Thịnh được thiết kế với chiều rộng mặt cầu 16,5 m, 4 làn xe. Các làn xe đều rộng 3,5 m và bảo đảm tốc độ 80 km/h.
Việc đưa cầu vào khai thác góp phần giảm áp lực giao thông cho các quốc lộ 2, quốc lộ 3, quốc lộ 6, quốc lộ 32 khi lưu thông qua trung tâm thành phố Hà Nội đi các tỉnh phía Nam và ngược lại.