2011年4月28日，栖霞山大桥主缆索股架设工程正式启动。8月15日，桥梁完成主缆架设。11月，成功吊装首段钢箱梁。

2012年1月10日，栖霞山大桥全桥144片钢箱梁全部吊装完毕。1月31日，钢箱梁桥面实现合龙。11月13日，南京栖霞山长江大桥通过交工验收，具备通车条件，并正式移交给南京交通集团管养和收费。12月24日，栖霞山大桥正式通车，并命名为南京长江第四大桥。

2019年12月20日，南京长江第四大桥更名为南京栖霞山长江大桥。

南京栖霞山长江大桥位于南京八卦洲长江大桥下游约10千米处，位于润扬长江公路大桥上游约30千米处，北起于六合区横梁街道以东与宁通高速公路相交处，经过龙袍街道跨越长江，与对岸石埠桥相连，南止于沪宁高速公路相交处的麒麟枢纽，是中国“五纵七横”国道主干线中上海－成都高速公路（G42）的枢纽工程和南京绕越高速公路（G2501）的过江通道和重要组成部分。其中，北接线设立横梁互通、浦仪互通（预留）和龙袍互通；南接线设立栖霞互通、仙林互通和麒麟互通。其中横梁互通位于六合区横梁街道境内，与宁通高速公路相交；龙袍互通位于六合区龙袍街道境内，与沿江一级公路相交；栖霞互通位于栖霞区栖霞街道境内，与宁镇公路（312国道）相交；仙林互通位于仙林大学城南京中医药大学附近，与仙林大道相交；麒麟互通位于江宁区麒麟街道高井东侧，与沪宁高速相交。

南京栖霞山长江大桥为双塔三跨悬索桥，外观类似著名的美国旧金山的金门大桥。桥梁悬吊系统采用销铰式吊索和索夹的结构方案，吊索与索夹、钢箱梁（过渡墩）为销铰式连接。大桥主缆采用高强度镀锌平行钢丝索股（PPWS）组成。每根主缆中，从北锚碇到南锚碇的通长索股有135股，北边跨另设6根索股，在北主索鞍上锚固；南边跨设8根背索，在南主索鞍上锚固。每根索股由127根的高强度镀锌钢丝组成。

南京栖霞山长江大桥线路全长28.996千米， 其中跨江大桥长约5.5千米，主跨采用1418米三跨吊悬索桥方案，桥梁主缆分跨为（166+410.2）米+1418米+（363.4+118.4）米；塔顶主缆理论交点标高234.2米，主缆中心线最低点标高为76.7米，主缆垂跨比1/9.003。大桥全线按双向六车道高速公路标准设计，跨江大桥设计速度为100千米/小时，桥面宽33米，路基宽34.5米，两岸接线设计速度120千米/小时，桥梁主桥可以满足主航道双向通航的要求，通航净空为690米×50米，以及200米宽小型船舶的上水航道，通航总宽度达到了890米。

2012年12月24日，南京栖霞山长江大桥正式通车，开通运营初期小车过路费为25元/次，收费期限15年。

2013年2月8日起，南京栖霞山长江大桥开行公交快线，主城区起讫站点设置在地铁仙林中心站，六合区起讫站点设置在龙袍和东沟，中途不设上下客站点。

为解决桥梁悬索桥结构所带来的柔性更大、桥身晃动问题，桥梁位于南北堡的桥墩底座各被包裹上一层钢材质的缓冲结构，总重量达到3100吨，每块都有3000平方米大小，至少能保证1万吨的防撞力。

2018年8月1日，南京栖霞山长江大桥荣获2016—2017年度中国交通运输部公路交通优质工程奖（李春奖），为中国公路行业的最高奖项。

2020年4月，南京长江第四大桥荣获第十七届中国土木工程詹天佑奖。

南京栖霞山长江大桥的原桥名“南京长江第四大桥”由中共中央原总书记、国家原主席、中央军委原主席江泽民题写。

2013年1月24至26日晚8时，三集电视纪录片《南京长江第四大桥》在中央电视台纪录频道播出。

南京栖霞山长江大桥通车意味着南京166千米的“大外环”完全闭合，由“C”形变成“O”形。此后，过境车辆不用再进南京城导致拥堵，南京围合区域面积也从原先绕城公路以内的243平方千米，扩大为1459平方千米，城市空间拓展了5倍。（新浪江苏 评）

南京栖霞山长江大桥的建成通车，增强了南京过江通道的通行能力，提升了国家运输主通道的通行能力，完善了江苏省主干线公路网布局，进一步分离了城市交通与过境交通，缓解了城市交通压力，使南京过江设施的功能更加明晰，极大地促进了南京都市圈的建设。（新华网 评）

南京栖霞山长江大桥的建成对于优化国家高速公路路网在南京区域的过江布局，疏通南京大市域交通，缓解过江交通压力，进一步推动南京跨江区域经济社会的发展均具有里程碑式的重要意义。（南京市交通建设投资控股（集团）有限责任公司 评）