De oorspronkelijke brug over de Singelgracht tussen de Sophiastraat en de Willemstraat werd geopend in 1875. De naam Willemsbrug wordt al genoemd in het klad van de legger van openbare wegen (een registratie van openbare wegen) uit 1887. Bij raadsbesluit van 29 juli 1937 kreeg de brug pas officieel de naam Willemsbrug. De Willemstraat en de Willemsbrug zijn genoemd naar de toen regerend koning der Nederlanden, Willem III.
Monumentale as
De brug maakt deel uit van een monumentale as station Willemstraat Willemsbrug Baroniemonument Valkenberg. Deze as is ontworpen door F.W. van Gendt, de ingenieur der Domeinen voor de ontmanteling der vestingen, in 1870. Deze as is in 1905 verder benadrukt door de plaatsing van het Baroniemonument en in 1939 door de bouw van de huidige Willemsbrug.
Eenheid van brug en brugnaam
De huidige Willemsbrug is ontworpen in 1939 door P.A.H. Hornix, directeur van Openbare Werken. Hij heeft ook de Balfortbrug, de Haagpoortbrug, de Bernhardbrug en de Julianabrug ontworpen. De brug moest aansluiten bij het monument in het Valkenberg en was tevens een belangrijke toegang tot de stad en moest dus een monumentaal karakter krijgen. De brug is van beton, omgeven door bakstenen wanden met bogen. Hij heeft smeedijzeren leuningen met daarin verwerkt de initialen W III met een kroon erboven, ter aanduiding van de naam Willemsbrug. Voor de bouw van deze monumentale brug werd speciaal een maquette vervaardigd. De brug is aanbesteed in augustus 1939 en de bouw begon in oktober. De bedoeling was om de brug feestelijk op te leveren in mei 1940, maar vanwegehet begin van de Tweede Wereldoorlogkon deze feestelijke opening natuurlijk geen doorgang vinden. De brug is waarschijnlijk na het begin van de Duitse bezetting in 1940 geruisloos geopend zonder verdere plechtigheid.
