La prima idea di un ponte che collegasse le due sponde della baia venne all'imprenditore Norton I, ma per quei tempi era considerata molto futuristica. La proposta venne considerata fattibile molti anni dopo per merito dell'ingegnere James Wilkins, che la scrisse in un articolo in cui ne sosteneva l'utilità per rendere più sicura e veloce la traversata dello stretto, fino ad allora fatta con i traghetti. Il nome Golden Gate Bridge fu proposto nel 1917 dall'ingegnere urbanistico della città di San Francisco M. H. O'Shaughnessy.

Il ponte fu dovuto all'ingegno, alla straordinaria bravura e intelligenza di Joseph Strauss, un ingegnere che aveva già progettato oltre 500 ponti mobili, ma tutti molto più piccoli e situati più nell'entroterra rispetto al nuovo progetto. Iniziò nel 1927 con alcuni disegni che erano ben lontani dall'essere approvati, e spese oltre un decennio alla ricerca di sostenitori. Il progetto iniziale di Strauss comprendeva due grandi travi a mensola, una per ogni lato, connesse da un segmento centrale sospeso.

Altre figure chiave nella nascita dell'opera furono l'architetto Irving Morrow, responsabile per le decorazioni e la scelta del colore, l'ingegnere Charles Alton Ellis ed il progettista di ponti Leon Moisseiff, che collaborarono alla risoluzione dei problemi strutturali.

Nel maggio del 1924 fu presentata una petizione al colonnello Herbert Deakyne che, in nome del segretario alla difesa, approvò la cessione dell'uso dei terreni necessari alla costruzione del ponte.

Il Golden Gate Bridge and Highway District fu costituito nel 1928 come entità incaricata ufficialmente della progettazione, costruzione e finanziamento del ponte. Nel distretto erano incluse non solo la città e la contea di San Francisco e la contea di Marin, nei cui territori vi erano i due imbocchi del ponte, ma anche le contee di Napa, Sonoma, Mendocino e Del Norte. Rappresentanti di ognuna delle contee sedevano nel consiglio di amministrazione del District, i cui elettori, nel 1930, approvarono il finanziamento del progetto grazie ad un programma speciale di obbligazioni che poneva le loro case, le loro fattorie e le loro attività commerciali a garanzia. Questo programma di obbligazioni garantì i primi 35 milioni di dollari.

L'ingegner Strauss rispettò le scadenze e permise di risparmiare oltre un milione di dollari sul preventivo.

La costruzione iniziò il 5 gennaio 1933.

L'ultima delle obbligazioni fu rimborsata nel 1971 ed il bilancio finale vide la restituzione del capitale iniziale di 35 milioni più circa 39 milioni di dollari di interessi interamente recuperati grazie ai pedaggi.

Il ponte fu completato nell'aprile del 1937 e fu aperto ai pedoni il 27 maggio dello stesso anno. Il giorno seguente, a mezzogiorno, il presidente Roosevelt, da Washington, premendo un pulsante diede il via ufficiale al traffico di veicoli attraverso il ponte.

Per quanto riguarda la sicurezza delle persone che lavoravano alla costruzione, particolare ed efficace fu la rete di protezione tesa nella parte inferiore del ponte, che ridusse significativamente il numero di morti per caduta rispetto a quelli attesi per un simile progetto. 11 uomini morirono cadendo, mentre altri 19 furono salvati dalla rete. Degli 11, ben 10 morirono quando il ponte era vicino al completamento, a causa del cedimento della rete di protezione sotto la caduta di un ponteggio. I 19 che sopravvissero grazie alla protezione divennero membri di un club particolare, denominato Halfway to Hell Club (Il club a metà strada per l'inferno).

Per commemorare la straordinaria figura dell'ing. Joseph Strauss, una sua statua è stata posta vicino al ponte nel 1955, per ricordare a tutti quanto sia stato importante il suo lavoro per la costruzione del Golden Gate Bridge.

L'ampiezza della parte centrale del Golden Gate è stata la più lunga tra i ponti sospesi fino al 1964, quando il Ponte di Verrazzano (Verrazzano Narrows Bridge) fu eretto per unire Staten Island con Brooklyn, due quartieri di New York.

Al momento della costruzione il Golden Gate possedeva le torri di sospensione più alte del mondo e detenne questo record fino in tempi recenti. Nel 1957, il Mackinac Bridge nel Michigan superò in lunghezza tra gli ancoraggi il ponte di San Francisco, divenendo il ponte sospeso con la maggiore lunghezza totale.

Attualmente il ponte sospeso più lungo del mondo è il Ponte dei Dardanelli, in Turchia.