第三代濁水溪橋為目前還在被臺鐵使用的現役橋梁，與彰雲大橋同樣是雲林境內跨越濁水溪的重要橋梁，是臺灣鐵路局在1980年代所列出的「鐵路沿線老舊橋梁重建工程」，並為了配合當時鐵路電氣化工程，於是在日治時期所建的濁水橋（第一代）東側，所興建新的鐵道橋樑，為第三代濁水溪橋。

1986年動工，由臺鐵嘉義工務段負責設計，興福營造有限公司承包，1990年完工，全長1477公尺，46孔橋孔，上部結構為下承式鋼筋混泥土預力式橋梁，下部結構為長圓形開口沉箱基礎及雙圓柱懸臂式橋墩，橋面為傳統道渣式軌道，並在1990年的3月、6月下行線與上行線正式通車。但因為設計時忽略下承式樑橋的U型樑阻礙視線，雖藉由大型貨物列車在行經橋梁的彎道上慢行可降低安全上的疑慮，但該問題是目前濁水溪橋的最大缺點。2013年6月濁水溪橋也曾因地震導致軌道彎曲變形，之後由臺鐵維修的工班人員進行維修後排除此問題。