Widok początkowej budowy mostu od strony ujścia rzeki (1881-1886) Widok z 1883 roku na Ponte Pênsil i Luís I, ukazujący budowę łuku Perspektywa mostu na początek XX wieku, sfotografowana od północy z Vila Nova de Gaia

W 1879 roku Gustave Eiffel przedstawił projekt budowy nowego mostu nad Douro z jednym, wysokim pokładem, aby ułatwić żeglugę statków[1]. Projekt został odrzucony z powodu dynamicznego wzrostu ludności miejskiej, co wymagało przemyślenia koncepcji pojedynczego pokładu[1].

W listopadzie 1880 roku rozpoczęto konkurs na budowę dwupoziomowego mostu metalowego. Wśród uczestników byli m.in. Compagnie de Fives-Lille, Cail & C., Schneider & Co., Gustave Eiffel, Lecoq & Co., Société de Braine-le-Comte, Société des Batignolles (która przedstawiła dwie koncepcje), Andrew Handyside & Co., Société de Construction de Willebroek (również dwa projekty) oraz John Dixon[1]. W styczniu następnego roku komitet poparł projekt Société de Willebroek, którego koszt wynosił 369,000$00[doprecyzuj!] réis i zapewniał większą nośność[1]. 21 listopada 1881 roku prace publiczne zostały przyznane belgijskiej firmie Société de Willebroek z Brukseli za 402 contos. Nadzorował je Théophile Seyrig, uczeń Gustave'a Eiffela i autor projektu. Seyrig wcześniej pracował nad mostem D. Maria z Eiffelem, stąd podobieństwo jego nowego mostu do Mostu Maria Pia[1]. Budowa Ponte Luís I rozpoczęła się obok wież wcześniejszego mostu kolejowego, Ponte Pênsil, który został rozebrany[1].

26 maja 1886 roku rozpoczęły się pierwsze próby obciążeniowe z transportem 2000 kilogramów (4400 lb) na metr.[1] 30 października zakończono budowę głównego łuku i górnego pokładu, a inauguracja miała miejsce następnego dnia[1]. 1 listopada wdrożono system opłat pod nadzorem zwycięskiej firmy, który wynosił 4 réis na osobę[1]. W następnym roku oddano do użytku dolny pokład, kończąc tym samym projekt. Podczas ceremonii most został poświęcony przez biskupa D. Américo[1].

Na początek XX wieku (1908) w centrum miasta zainstalowano tramwaje elektryczne, które kursowały również przez most.[1]

1 stycznia 1944 roku system opłat został zniesiony, a most zaczął funkcjonować jako bezpłatna infrastruktura władz miejskich Porto[1]. Początkowo, przez ponad sto lat, most obsługiwał ruch drogowy na obu pokładach. Wraz z innymi pojazdami, elektryczne tramwaje przekraczały górny pokład od 1908 roku[1] do maja 1959 roku, a trolejbusy przekraczały oba pokłady od maja 1959 roku do 1993 roku[2]. W 1954 roku rozpoczęły się prace publiczne na moście pod kierunkiem inżyniera Edgara Cardoso, który rozszerzył pokłady i usunął elektryfikację pokładu[1].

W 1982 roku most został uznany za kulturalne dziedzictwo Imóvel de Interesse Público (Nieruchomość o Znaczeniu Publicznym) przez krajową agencję IGESPAR, portugalski Instytut Zarządzania Dziedzictwem Architektonicznym i Archeologicznym[3]. W 2003 roku ruch drogowy został ograniczony do dolnego pokładu. Górny pokład służy obecnie głównie pieszym i linii metra Porto[1].

Na początku XXI wieku most przeszedł proces rewitalizacji. Wykonano prace renowacyjne, które przyczyniły się do zachowania i zabezpieczenia konstrukcji dla przyszłych pokoleń. Obecnie most stanowi jeden z kluczowych symboli Porto, stanowiący połączenie między dwiema stronami miasta i umożliwiający mieszkańcom oraz turystom zachwycający widok na rzekę Douro.