Broen er opført 1739-1745 i forbindelse med bygningen af Christiansborg Slot.
Den fører over Frederiksholms Kanal og forbinder Ny Vestergade med Christiansborg Ridebane.
Navnet skyldes, at fortovene på broen er belagt med norsk marmor.
Marmorbroen er tegnet af én af slottets bygmestre, Nikolaj Eigtved (1701-1754).
Den skulle oprindeligt have været en vindebro, men arkitekten ønskede at broen skulle være en majestætisk indgang til slottet.
Hele anlægget er et udtryk for den enevældige kongemagt, som slottet blev centrum for.
Eigtved tegnede også de to pavillioner, der flankerer indgangporten. De er beklædt med saksisk sandsten, som slottet iøvrigt var det.
En fransk billedhugger, Louis-Augustin Le Clerc, der stod for alt billedhuggerarbejdet på Christiansborg Slot, udførte fire medaljoner, som er hhv. to damer og to herrer.
Mens det gamle Københavns Slot havde haft sin hovedindgang gennem Blåtårn, der vendte ud mod byen, fik det nye slot sin primære adgangsvej over Marmorbroen.
Dermed blev det fornemme kvarter Frederiksholm forbundet med slottet.
På pavillonernes indadbuede tage ses kongeparrets (Christian den 6. og Sofie Magdalenes) monogrammer samt fire gudefigurer, der repræsenterer deres fortrinlige egenskaber.