El puente, con una longitud de 89 m, tiene una estructura con una única arcada de 12,5 m de alto, realizada en cemento armado y revestida en piedra blanca de Verona. Su aspecto actual es el resultado de la reconstrucción posbélica tras el bombardeo aliado bajo el proyecto del grupo Aussant, Bellucci, Salghetti-Drioli, Trinci, Morganti, Bertini (1946-1950), aprobada por un referéndum ciudadano.
En la época romana las dos orillas del río Arno estaban unidas por un puente colocado cerca de la actual Iglesia de Santa Cristina a lo largo de la vía consular Aemila Scauri, actual Via S. Martino. Empezó a cruzarse el río Arno desde este puente probablemente en el siglo XI. Este era el único puente, llamado precisamente Puente del Arno, hasta 1183, cuando, a consecuencia del aluvión de 1179, que destruyó todos los puentes sobre el río Arno, incluido el Puente Pisano, se decidió construir un puente nuevo en el extremo de Via S. Maria y reconstruir el Puente del Arno, que se convirtió así en el Puente Viejo. Sobre el puente se amontonaban edificios, tiendas y paradas que aprovechaban su importante función en la vida ciudadana, a lo largo de la vía de comunicación principal que dividía de norte a sur la ciudad.
El puente fue restaurado en 1388 por voluntad de Pietro Gambacorti y se derrumbó nuevamente en 1637. La reconstrucción llevada a cabo en 1660 por parte de Francesco Nave, con la realización de una estructura con tres luces, comportó también el abatimiento de una serie de edificios en ambas orillas y la creación de un nuevo aspecto escenográfico con las galerías de Logge dei Banchi asomadas directamente al río.
Desde la segunda mitad del siglo XVII el puente es la sede del homónimo juego, en el que los dos barrios de Pisa (Mezzogiorno en la zona meridional y Tramontana en la zona septentrional) se disputan la conquista del puente empujando un carro hasta que uno de los dos equipos consigue llevarlo a la parte adversaria.