Les prouesses techniques d'Isambard Brunel travaillant en solo commencèrent avec des ponts : Royal Albert Bridge traversant le fleuve Tamar à Saltash, près de Plymouth, et un extraordinaire pont de bois près de Bridgwater.
Construit en 1838, le Maidenhead Railway Bridge sur la Tamise, dans le Berkshire, a été le pont à arc de brique le plus large et le plus surbaissé au monde : il assure encore le service des trains de grandes lignes vers l'Ouest. Il est composé de deux travées de 39 m chacune, avec une flèche de 7 m seulement, et une largeur suffisante pour supporter quatre voies. Les arcs surbaissés réduisent les efforts des trains pour le franchissement des fortes pentes aux approches de ponts. Les trains sont aujourd'hui environ dix fois plus lourds que Brunel ne l'a jamais imaginé.
En 1845, le Hungerford Bridge, pont suspendu à chaînes lancé sur la Tamise, près de Charing Cross Station, à Londres, n'a été ouvert que pour être rapidement remplacé, en 1859, par un nouveau pont de chemin de fer. Ses chaînes forgées ont été réutilisées dans la construction du Clifton Suspension Bridge de Bristol (1862-1864).
Tout au long de sa carrière de constructeur ferroviaire, mais surtout sur le South Devon Railway et le Cornwall Railway où l'économie était de rigueur, Brunel fit un large usage du bois pour la construction des importants viaducs nécessités par les nombreuses vallées à traverser. Ceux-ci ont naturellement été remplacés au fil des ans.
Le Royal Albert Bridge a été conçu en 1855 pour le Cornwall Railway, après que le Parlement eut rejeté le plan initialement établi pour un ferry traversant la Hamoaze, estuaire du fleuve Tamar, la rivière Tavy et la rivière Lynher. Ce pont complexe à arcs métalliques suspendus se compose de deux travées de 139 m, à 30 m au-dessus des hautes marées, et de 17 autres arches beaucoup plus courtes pour les approches. Il a été inauguré par le prince Albert de Saxe-Cobourg-Gotha le 2 mai 1859, l'année de la mort de Brunel.
Toutefois, Brunel est peut-être encore plus connu pour son vertigineux Clifton Suspension Bridge de Bristol. D'une longueur de plus de 700 pieds (213 m), et surplombant de 200 pieds (61 m) la rivière Avon, il détenait à son inauguration le record de la plus longue portée au monde. Brunel avait présenté quatre modèles à un comité dirigé par Thomas Telford et obtenu l'approbation pour commencer le projet. Brunel écrivit à son beau-frère, l'homme politique Benjamin Hawes : « De tous les exploits qu'il m'a été donné d'accomplir depuis que je suis en ce monde, je crois que j'ai exécuté ici le plus merveilleux : j'ai réussi à faire l'unanimité parmi quinze hommes qui étaient tous à se quereller dans ce sujet des plus chatouilleux. » Il n'a pas vécu assez longtemps pour le voir achevé, mais ses collègues et admirateurs de l'Institution of Civil Engineers estimèrent que le pont devait être achevé à la mémoire du grand ingénieur et commencèrent à lever de nouveaux fonds, en modifiant légèrement la conception de l'ouvrage. Les travaux commencèrent en 1862, pour s'achever en 1864, cinq ans après la mort de Brunel.
Le plus ancien pont en fer forgé de Brunel fut construit pour le Bridge Windsor Railway, en 1861-1865.
En 2006, il fut envisagé de démolir plusieurs des ponts construits par Brunel sur le Great Western Railway, parce que la ligne doit être électrifiée et que l'espace nécessaire à l'établissement des caténaires n'a pas été prévu. Une pétition a été adressée au Buckinghamshire County Council afin que d'autres options soient envisagées et que l'ensemble des neuf ponts historiques subsistants puisse être conservé sur la ligne.