Il Ponte viene menzionato per la prima volta nell’anno 207 a.C., durante la seconda guerra punica, quando le legioni romane, di ritorno dalla battaglia sul fiume Metauro, rientrarono in Roma, varcando appunto il ponte Milvio, che all’epoca era probabilmente costruito in legno. La costruzione originaria della struttura si deve ad un tale Molvius, appartenente alla Gens Molvia, come attestato dalle fonti. Più o meno un secolo dopo, nel 109 a.C., il censore Marco Emilio Scauro, fece interamente ricostruire il ponte in muratura.
Nota anche come “battaglia di Saxa Rubra”, l’evento è molto conosciuto, in particolare per la visione che ebbe Costantino prima della battaglia, una croce recante la scritta “In hoc signo vinces”. Questa visione spronò il generale ad attaccare l’esercito di Massenzio e successivamente, vinto lo scontro, ad una graduale integrazione della religione cristiana all’interno dell’Impero, fino a farla divenire l’unica religione ufficiale.
Dopo un lungo ed aspro combattimento, che si sarebbe svolto in località Saxa Rubra, le truppe di Massenzio subirono una completa disfatta: mentre gli uomini volgevano in una fuga disordinata l’imperatore tentò di mettere tra sé ed i nemici il Tevere, finendo però per annegare nelle sue acque, durante il crollo del ponte che i suoi ingegneri militari avevano costruito a fianco di Ponte Milvio.
Il corpo di Massenzio fu ritrovato e la sua testa fu portata in parata dalle truppe vittoriose di Costantino.
Costantino fu quindi accolto trionfalmente a Roma e proclamato imperatore unico d’Occidente. Il nuovo Imperatore dedicò la vittoria al Dio dei cristiani, di cui proibì le persecuzioni. Sotto la sua protezione, il cristianesimo si sviluppò enormemente, mentre la chiesa acquisiva nuovi privilegi. Con l’editto da lui proclamato nel 313 Costantino mise fine alla persecuzione dei cristiani iniziata secoli prima da Nerone.
Danneggiato nel corso della storia dalle vicende belliche medioevali era conosciuto anche come ponte Mollo, in quanto durante le piene del Tevere, era il primo ponte, fra i tanti di Roma, ad essere sommerso. . Nel 1429 vennero effettuati i primi restauri sotto papa Martino V e i lavori furono affidati a Francesco di Gennazzano. Nel 1458 furono definitivamente eliminate alcune parti in legno e fu demolita una fortificazione medioevale costruita negli anni precedenti. Nel 1805, sotto papa Pio VII, altri lavori di restauro furono affidati all’architetto Giuseppe Valadier: egli ricostruì le arcate alle estremità del ponte, che erano state sostituite da ponti levatoi in legno, ed edificò all’imbocco rivolto a nord, una torre in stile neoclassico.
Fatto saltare da Garibaldi per ostacolare l’avanzata francese, Ponte Milvio venne fatto restaurare da papa Pio IX nel 1850.
Dal 1978 il ponte è chiuso al traffico dei veicoli, complice anche la costruzione del vicino ponte Flaminio che ne ha gradualmente ridotto l’uso. Del ponte romano originale oggi restano solo le tre arcate centrali.