De Tweede Moerdijkbrug werd op 12 december 1936 voor het autoverkeer in gebruik genomen. De brug werd gebouwd ten westen van de bestaande spoorbrug over het Hollands Diep door de firma Penn & Bauduin uit Dordrecht.
Net als de spoorbrug had ook de verkeersbrug ijzeren overspanningen van elk circa honderd meter lang. En opnieuw net als de spoorbrug werd ook de verkeersbrug in september 1944 door de Duitsers vernield om de geallieerden te beletten West-Nederland in te trekken. Na de Tweede Wereldoorlog werd de verkeersbrug bij voorrang hersteld, zij het provisorisch, met gebruikmaking van een aantal overspanningen van de spoorbrug.
Door de groei van het autoverkeer werd de Moerdijkbrug in de jaren zeventig een flessenhals in de autosnelweg A16. Ter verbreding van de brug werden in 1978 de overspanningen vervangen door veel bredere, stalen liggers. De pijlers waren in zodanige staat dat ze zonder al te veel aanpassingen konden worden gehandhaafd. In beide richtingen kwam er ruimte voor drie rijstroken en een fietspad. De in 1978 aangelegde brug is in 1980 bekroond met de Nationale Staalprijs.
De oude brugdelen werden niet gesloopt, maar elders hergebruikt. Vier delen werden gebruikt ter vervanging van de oude Spijkenissebrug over de Oude Maas bij Spijkenisse. De overige zes vervingen de oude overspanningen van de Brug bij Keizersveer over de Bergse Maas. Op deze laatste plek moesten de middelste overspanningen enkele meters worden ingekort om tussen de bestaande (en verbrede) pijlers te passen.
Een deel van het vrijgekomen materiaal, twee vakwerkliggers van de oude brug, is gebruikt voor een kunstwerk. Tussen de twee liggers is het herdenkingsreliëf ingeklemd dat de beeldhouwer Frits van Hall (1899-1945) in 1936 maakte voor de opening van de oude verkeersbrug. Het “nieuwe” beeld is als monument opgesteld naast de nieuwe verkeersbrug aan de Brabantse kant.
Sinds 2005 is er nog een derde Moerdijkbrug in gebruik. Die is aangelegd voor de HSL-spoorverbinding Amsterdam-Parijs. Hij ligt tussen de verkeersbrug en de oude spoorbrug in.
