Hay varias versiones diferentes sobre su origen: García Valladolid lo atribuye a Julián Sánchez, como encargo de la Compañía de los Caminos de Hierro del Norte de España, como modelo de cómo tenían que ser los arcos que se colocarían en la boca de los túneles; también se atribuye al ingeniero Venancio del Valle; algunos creen que se construyó en honor a la reina Isabel II cuando vino a Valladolid a inaugurar las obras del ferrocarril, pero esto ha de ser falso, por ser el Arco anterior al ferrocarril; otras fuentes afirman que el arco sirvió para construir la cimbra de algún puente ferroviario, sobre el Duero o como modelo general; pero, probablemente, la más creíble es la que lo atribuye a Joaquín Fernández Gamboa, con motivo de una exposición, para demostrar la calidad y resistencia del ladrillo producido en su fábrica.