据《金史》记载，金大定二十九年（1189年）6月，因卢沟河水流湍急，不便行旅，金章宗完颜替命造石桥，至明昌三年（1192年）3月建成，命名“广利桥”。桥由11孔石拱组成，桥旁石栏上精刻485头石狮，形态各异。
在《明史》记载中，此桥已更名卢沟桥，明正统九年（1444年）因被洪水冲坏，重修。清康熙三十七年（1698年）又因毁于洪水，重建。乾隆五十年（1785年）又重修。乾隆皇帝弘历曾为此桥题“卢沟晓月”四字，见今桥东碑亭内的汉白玉石碑，于是“卢沟晓月”成为燕京八景之一。
卢沟桥所跨的河流，源出山西洪涛山，今称永定河，《元史·河渠志》称小黄河，金时称卢沟河。据清代于敏中等编纂的《日下旧闻考》记载，“卢”即黑色，卢沟河的水是黑色的，故卢沟河又名黑水河。乾隆二十九年御制《过卢沟桥咏冰解诗》，有这样的诗句：“水黑为卢冰亦然，隆冬冻合泽腹坚。”可见，卢沟桥是以横跨水色浑黑的卢沟河而得名的。