Die Grubentalbrücke wurde im Zuge der NBS Erfurt – Ebensfeld als semi-integrales Tragwerk errichtet. Der Überbau besteht aus einem zweistegigen Stahlbetonplattenbalken mit einer Regelstützweite von 25 m. Die Pfeilerscheiben sind biegesteif in den Überbau und die Fundamentkörper eingespannt. Im Bereich der Talöffnung wird der Überbau durch einen 90 m weit gespannten Sprengwerkrahmen gestützt.
Im Vorfeld erfolgten Untersuchungen zur Resonanzgefahr für das neu zu errichtende Tragwerk der Grubentalbrücke. Unter Berücksichtigung einer Entwurfsgeschwindigkeit von 300 km/h wurden dabei die Schnittgrößen aus der dynamischen Beanspruchung infolge von Zugüberfahrten durch die HSLM-Typenzüge denen aus statischer Beanspruchung durch das Lastmodell LM71 gegenübergestellt.