Byggingen av Omsundbrua var en del av Wilhelm Dall sin store samferdselsplan på 1930-tallet. For å få finansiert byggingen ble det vedtatt å kreve inn bompenger når brua ble offisielt åpnet. Samtidig ble det bygd en mindre bru over Rensviksundet.
I april 1940 var brua nesten ferdig og måtte tas i bruk for å evakuere befolkningen i Kristiansund under bombingen av byen. 22. april 1940 prøvde tyske bombefly å sprenge brua, men de lyktes ikke med dette. Mer tragisk var det at 15 år gamle Ingolf Vatten, som hadde syklet over brua, mistet livet i flyangrepet. Freiøya Historielag har satt opp en minneplate i Rensvikbakken for å minnes ham.
Under byggingen av brua, tok Per Hansø, som bodde på Hansøya ved Rensvik i sin oppvekst, bort sperringene og klatret over bruspennet. Dette var dristig, men det gikk heldigvis bra.
Utover 1970-tallet ble Omsundbrua for smal for den voksende trafikken med større lastebiler og busser. I 1981 ble derfor den gamle brua erstattet av en ny og moderne betongbru.
Den gamle Omsundbrua ble på grunn av krigen ikke offisielt innviet før 24. april 2005, 65 år etter at den var tatt i bruk. Derfor hadde det ikke vært bompenger på brua. 82 år gamle John Hansø fikk æren av å åpne brua denne dagen.
Brua ble da et nasjonalt veiminne og brukes i dag som gang- og sykkelbru. I 2021 ble den også brukt en del timer da den nye brua måtte stenges på grunn av en trafikkulykke. Litt overraskende er det derfor at Møre og Romsdal fylke i 2024 ønsker å omklassifisere vegen og deretter foreta en rivingsprosess av gamle Omsundbrua. Den bør bevares som et historisk veiminne slik som bruer andre steder i fylket.