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宜蘭線鐵路於1917年動工興建，工程分別從路線的南（蘇澳）、北（八堵）兩端向中間施築。1920年12月10日南段已通車至大里車站，而北段則於1923年10月21日延伸到雙溪車站，中間未通車的路段只剩下雙溪＝大里區間，這段區間的鐵路在貢寮＝福隆間跨越雙溪之處由臺灣總督府鐵道部架設「第三雙溪橋」，於1924年12月1日隨着宜蘭線全線通車營運[1]而一併啟用。
第一代第三雙溪橋為4孔鋼鈑梁橋，每孔跨度19公尺[2]，橋台與橋墩推測以水泥磚（混凝土磚）構築[註 1]。
1980年7月1日起至1986年1月9日止，臺鐵局進行宜蘭線鐵路擴建工程時，將第一代第三雙溪橋改建為4孔19.2公尺上承式預力混凝土梁橋[3]，於1984年竣工通車[4]，同年7月1日雙溪＝貢寮＝福隆段雙軌化完工營運[5]。
宜蘭線鐵路通車營運50餘年後，受到1970年代末期北迴線即將全線通車營運、以及東線鐵路預計於1982年由762mm軌距拓寬為1,067mm軌距等之影響，宜蘭線將從原本的支線升級為連接台灣東西部的重要幹線，路線容量需求將大幅增加，預估原有單線鐵路將會不敷使用[6]，於是，臺灣鐵路管理局提出宜蘭線鐵路擴建工程計劃（即雙軌工程），並於1979年由臺灣省政府提報行政院核准[7]，實施全線雙軌化（已完成雙線路段者除外），其中貢寮＝福隆間跨越雙溪的第二代新橋建於第一代第三雙溪橋上游側一旁，於1984年完工[4]，同年7月1日雙溪＝貢寮＝福隆段雙軌化通車[5]。
第二代第三雙溪橋與重建後的第一代橋相同，也是4孔19.2公尺上承式預力混凝土梁橋[3]，原則做為上行線使用。
宜蘭線電氣化工程自1991年7月1日開工。2000年5月2日，包含第三雙溪橋在內的八堵～羅東間率先完工，5月3日正式通車[8][9]，該工程包括更換每公尺50公斤鋼軌及預力混凝土枕木。
考量雙溪流域排洪，臺鐵局專案工程處已規劃將「第三雙溪橋」及其下行方向（東側）「新社橋」改線、延建並加高[10]，該工程於2018年4月17日決標[11]、同年6月21日辦理說明會[12]。新橋預定新建於第二代橋（上行線橋）上游側一旁，梁底高程平均抬高2.5公尺，主跨路段為2孔脊背橋設計，每跨80公尺，其餘路段則為短跨距高架橋[13]，改建工程業已發包，待完工通車後，現役的第一代橋、第二代橋將予以停用。
不過，第三雙溪橋一旁的田寮洋濕地是遷徙性候鳥重要的中繼站，為北台灣知名的賞鳥地點，而各種火車穿越田野的畫面，也讓此處成為鐵道迷必訪的聖地，由於新橋橋塔高30公尺，令民間團體擔憂將會衝擊田寮洋的環境，經過生態團體與台鐵局溝通後，台鐵局已於2019年6月5日確定，新第三雙溪橋在兼顧鐵路行安、生態環境與在地居民意願下，取消脊背橋設計，改為一般制式橋 [14][15][16]。
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