Theo các tài liệu ghi chép để lại, cầu ngói Thanh Toàn được xây dựng năm 1776 với sự góp công sức lớn của một người phụ nữ tên là Trần Thị Đạo. Bà là thế hệ thứ 6 dòng họ Trần, một trong 12 dòng họ gốc Thanh Hóa theo chân chúa Nguyễn Hoàng vào mở cõi đất phương Nam. Bà cũng là vợ của một đại quan dưới triều vua Lê Hiển Tông và không có con.
Để cầu tự và gieo duyên, làm phúc, bà đã đóng góp tiền của cho dân làng để xây dựng cây cầu, giúp cho người dân thuận tiện qua sông. Cây cầu có mái nên không chỉ là một lối sang sông mà còn là nơi nghỉ chân, hóng mát, tránh mưa nắng và cũng là nơi tâm tình trò chuyện của người dân nơi đây. Vua Lê Hiển Tông ban sắc khen ngợi bà Trần Thị Đạo và miễn cho làng nhiều loại sưu dịch để họ nhớ đến công ơn và noi theo tấm gương tốt của bà. Tới năm 1925, vua Khải Định lệnh cho dân lập ban thờ ngay trên cầu để thờ cúng bà.
Cầu ngói Thanh Toàn được xây dựng theo lối “thượng gia, hạ kiều” (trên nhà, dưới cầu), có hình dáng hơi cong lên về phía trên mặt nước.
Ban đầu, cầu dài 43 thước mộc (khoảng 18,75m), rộng 14 thước mộc (khoảng 5,82m), chia làm 7 gian, hai bên thân có hai dãy bục gỗ và lan can để ngồi nghỉ. Gian giữa cầu là nơi đặt ban thờ bà Trần Thị Đạo. Toàn bộ hệ khung được làm bằng gỗ tốt; phía trên có mái che, lợp ngói ống lưu ly. Hai đầu cầu được xây kiểu tường hồi, trổ lối đi ở giữa. Hệ khung gỗ kết cấu đơn giản, không chạm trổ hoa văn mà chỉ là những tiết diện vuông, tròn. Phần mái và tường hồi được trang trí, chạm khắc tỉ mỉ bằng chất liệu khảm sành sứ hình tứ linh. Bờ nóc trang trí đôi phụng chầu mặt trời, hai đầu cầu là hai hình rồng cách điệu.
Cây cầu đầu tiên được xây dựng cách đây hơn hai thế kỷ đã bị chiến tranh tàn phá. Sau các lần hư hỏng, cầu đã được trùng tu vào các năm 1847, 1906, 1956, 1971, 2016 nhưng kích thước cũng bị thu hẹp còn 16,85m chiều dài và rộng 4,63m.
Để tưởng nhớ công đức của bà Trần Thị Đạo, hằng năm, dân làng tổ chức lễ giỗ bà vào ngày 15-8 âm lịch với nghi thức trang trọng cùng lễ hội, trò chơi dân gian. Cầu ngói Thanh Toàn được công nhận là Di tích văn hóa, lịch sử cấp quốc gia vào năm 1990.