Aunque el actual Puente Pío Nono fue construido en 1984 hace solo 40 años, la historia de la estructura se remonta a fines del siglo XIX.
El primero puente en el lugar, hecho de metal, databa de 1892. El puente antiguo fue trasladado sobre el mismo río, a 100 metros al oeste del puente Pío Nono, siendo renombrado como puente Vicente Huidobro y convertido en un teatro y centro cultural.
Su construcción obedece a la incesante actividad entre las dos riberas del río Mapocho durante el siglo XIX, que obligaron a las autoridades de la época a levantar un puente en este punto de la ciudad.
Su construcción se enmarca en el proceso de canalización del río, iniciado en 1888 durante el gobierno de José Manuel Balmaceda.
El plan de canalizar el Mapocho era una idea que el intendente Benjamín Vicuña Mackenna había planteado a mediados del siglo XIX. Sin embargo, las obras partieron recién en 1888, de la mano del ingeniero Valentín Martínez.
En algunas zonas el río tenía 200 metros de ancho y sólo dos puentes, el de Cal y Canto y otro cerca de Pío Nono. Luego de los trabajos, la distancia entre las riberas norte y sur promedió los 50 metros y se impulsó la construcción de nuevos puentes, entre ellos los de Purísima y Pío Nono.
La instalación de estos puentes debe entenderse en el marco de un proceso de modernización urbana que involucró a su vez, la construcción de nuevos edificios y parques públicos, y la erradicación de largas fajas de basurales y población desde las riberas céntricas del río.
Todo lo anterior modificó drásticamente la imagen de la ciudad y no sólo concluyó en la contención de futuras crecidas del río, también permitió mayor conectividad entre La Chimba y Recoleta, el centro y sur de la ciudad.
Tanto el diseño como la materialidad de los puentes responden a lo que estaba en boga en la Europa de mediados del siglo XIX. Los puentes Purísima, Loreto y 21 de Mayo fueron construidos por la empresa Lever Murphy en Valparaíso, en tanto los puentes Pío Nono y Manuel Rodríguez fueron construidos en Francia por la Compañía Schneider y Co.
Según un informe del Instituto Geográfico de la U. Católica, el Puente Pío Nono se emplaza sobre el río Mapocho, en un punto central de la ciudad de Santiago de Chile. Esta estructura posee como finalidad práctica conectar dos importantes centros de atracción de personas al interior de la urbe: plaza Baquedano y Barrio Bellavista.
El primero actúa como un nodo que conecta los flujos en sentido norte-sur y este-oeste de la ciudad, mientras que el segundo corresponde a un barrio bohemio y universitario, con un importante atractivo turístico.
El año 1997 se declara Monumento Histórico Nacional y en 1998 es inaugurado el Teatro del Puente, único teatro en el mundo sobre un río.