余部橋梁
こうして、建設費が安くかつ早く建設することのできる鋼製トレッスル橋梁案を採用する計画を進めることになったが、当時の日本では高架橋式の経験に乏しく調査・検討の余地があるとして、最終的な判断は設計担当の古川晴一による日本国外出張の終了後となった。
後述のように、結果的に保守作業が頻繁に行われた要因から、鋼製トレッスル橋案を採用したことについて、後年の考察において意見が分かれている。批判的な意見の例として、交通地理学者の中川浩一は「信越本線の碓氷峠におけるアプト式鉄道の採用と並んで、後世に多額の保守経費を発生させた」と2000年代に見解を示し、同類の意見は川上幸義の『新日本鉄道史』などでも見られる。肯定的な意見の例として、網谷りょういちはその著書で当時のコンクリートの品質は低く、コンクリート橋で造っていたら現代まで残らなかっただろうと予想し、明治末期における路線および橋梁形式の選定としては大変適切であったとの見解を示している。
山陰本線が開通するまで、山陰方面へは舞鶴と境を結ぶ鉄道連絡船が運航されており、最初にこの航路を開設した阪鶴鉄道から国有化に伴い鉄道院が引き継いで、直営で阪鶴丸と第二阪鶴丸が就航していた。しかし山陰本線開通に伴い、3月31日限りでこの航路は廃止となり、船は他の航路へ転属した。それまで船舶乗り継ぎで京都駅 - 出雲今市駅間は24時間19分かかっていたが、開通後は直通列車で12時間49分に短縮され、ほぼ半減となった。また運賃も3等で4円61銭であったのが2円84銭と大きく低減された。それまで遅れていた日本海側の交通機関の整備の一大画期となり、当時の内閣総理大臣西園寺公望も開通式に際しての祝辞で「人文ト産業ト両ナガラ其ノ面目ヲ改メ(中略)山陰将来ノ殷盛期シテ待ツベキモノアラン」と述べている。
鉄道開通以前は山陰地方は境からの水運に大きく頼っていたが、山陰本線の開通と共に鉄道への転移が進み、折からの第一次世界大戦に伴う好況もあって、地域の産業と社会に大きな影響を与えた。
工事は天候に恵まれ順調に進んだため予定よりも工期が短縮され、当初の完工予定(2010年9月中)より1か月程度前倒して新旧橋梁の切り替え工事が実施された。2010年7月17日から区間運休した上で、旧橋梁の起点側を一部撤去し、新橋梁の橋桁を横移動(7月20日)・回転(7月23日)させて架設する「橋桁移動旋回工法」を実施した。これは日本国内初の工法で、移動される桁は全長約 93 m, 重量約 3,800 t で、平行移動に際しては 1,500 kN 油圧ジャッキ(オックスジャッキ製)を橋台に1台、1号橋脚に4台設置し、4.0 m 平行移動させた。その後、1号橋脚上に鋼製のストッパを落とし込んで回転軸として、橋台上の油圧ジャッキの位置を回転位置に移して、反時計回りに5.2度(橋台上で 4.6 m に相当)回転させて所定の位置に橋桁を据えた。8月上旬には接続部分にて設計上発生していた隙間をコンクリートで埋める工事、防風壁設置工事、最後にレール敷設や電気設備工事が行われ、同年8月11日に切り替え工事が完成した。
橋桁移動旋回工法に関しては世界初とされる大規模実証実験が事前に行われた。2009年11月24日に清水建設技術研究所の実験棟にて同社やJR西日本の関係者らが参加して、新コンクリート橋の橋桁に使われている鋼材を1/10サイズで再現して水平移動・回転・加圧など本番さながらの条件で実施され、安全性など想定通りの結果が確認された。
2002年(平成14年)7月25日に開かれた余部鉄橋対策協議会の臨時総会で、地元側は架け替え推進の方針を決定した。同年12月に「余部鉄橋定時性確保のための新橋梁検討会」(座長: 松本勝京都大学教授)を設置して、大学教授、JR西日本、鉄道総研、地元の関係者などが新橋梁に対しての各種案件の検討を行った。その結果として経済性が高く運休期間が比較的短期で済む「PCラーメン橋」案で評価がまとめられた提言書が2003年(平成15年)9月1日に兵庫県知事に向けて提出された。
新橋梁の構造設計は、ジェイアール西日本コンサルタンツが担当した。その検討の結果、PCラーメン橋では桁高が大きくなることが判明し、余部鉄橋対策協議会での検討も受けて、2005年(平成17年)3月に最終的に採用された構造形式は「エクストラドーズドPC橋」(エクストラドーズド5径間連続PC箱桁)となった。
鳥取県議会は寝台特急「出雲」が2006年(平成18年)に廃止されたことに関連して、橋梁架け替えへの資金提供をやめる可能性も表明していたが、結果的に3億2000万円の助成を行った。
総事業費約30億円のうち、2割の6億円をJR西日本が負担し、残りの24億円のうち鳥取県側は4.8億円、兵庫県側は19.2億円を負担した。