Восточная часть Обводного канала, от Лиговского канала (ныне Лиговский проспект) до Александро-Невской лавры была построена в 1833 году под руководством инженеров П.П. Базена и Б. П. Э. Клапейрона. В то время канал был южной границей Санкт-Петербурга. В 1840-х годах от левого берега Обводного канала на юг и запад был прорыт небольшой Г-образный залив для стоянки грузовых судов. Перед входом в залив русло канала расширили, и образовавшийся новый водоем получил название «Бассейн Обводного канала».
Первый Атаманский мост располагался чуть ниже по течению от Бассейна Обводного канала, в створе Атаманской улицы, которая шла от реки Монастырки параллельно каналу, а затем поворачивала на юг под углом 90°.
Атаманская улица, а по ней — и мост, были названы по дислоцировавшемуся здесь лейб-гвардии казачьему полку. Атаманами всех казачьих войск Российской Империи традиционно являлись наследники царского престола.
Атаманский мост впервые был обозначен на плане города 1913 года. Его часто путают с одним из Американских железнодорожных мостов, расположенным ниже по течению. Однако это всегда были разные переправы. Старый Атаманский мост был трехпролетный деревянный с ригельно-подкосными пролетными строениями и башенными опорами.
Современный Атаманский мост был построен в 1972–1975 году по проекту специалистов института «Ленгипроинжпроект» — инженера А.Д. Гутцайта и архитектора Л.А. Носкова. Ось переправы перенесли на 180 метров выше по течению — к Кременчугской улице и Глухоозерскому шоссе.