Từ nhiều năm trước, Hà Nội đã quan tâm đến việc triển khai xây dựng cầu Tứ Liên. Trước đây, dự án xây cầu Tứ Liên theo hình thức BT (xây dựng, chuyển giao) đã được Hà Nội chấp thuận nhưng sau đó thì đã bị huỷ để chuyển sang hình thức mới là PPP (đối tác công tư).
Tại phía quận Tây Hồ, đường nối với khu vực cầu Tứ Liên hiện là khu dân cư và vùng trồng đào quất. Trong khi đó, phía Đông Anh đoạn cầu và đường dẫn đi dọc theo sông Ngũ Huyện Khê, phần đất canh tác và đi qua một số tuyến đường như: Đường Trường Sa, đường Quốc lộ 3…
Đoạn đường nối cầu Tứ Liên với đường Trường Sa đi qua dự án Vinhomes Cổ Loa. Đây là dự án có tổng diện tích đất lên đến 3,85 km2, vốn đầu tư hơn 42.000 tỷ đồng. Hiện tại, khu vực đang triển khai xây dựng Trung tâm triển lãm quốc gia rộng 0,9 km2 với vốn đầu tư hơn 7.300 tỷ.
Cầu Tứ Liên nối quận Tây Hồ và huyện Đông Anh dự kiến là cây cầu dây văng thứ 2 (sau cầu Nhật Tân) được xây dựng tại Hà Nội. Công trình hoàn thành sẽ kết nối trung tâm thành phố với huyện Đông Anh và các tỉnh phía Bắc, giảm áp lực giao thông cho các cây cầu còn lại, thúc đẩy phát triển kinh tế… Đồng thời, cầu Tứ Liên giúp từng bước hoàn chỉnh mạng lưới hạ tầng giao thông khung cho Hà Nội.
Theo quy hoạch, 6 cầu đường bộ qua sông Hồng sẽ xây mới gồm: Hồng Hà, Mễ Sở trên vành đai 4 (quy mô 6 làn xe cao tốc, 2 làn hỗn hợp); Thượng Cát và Ngọc Hồi trên vành đai 3,5 (6 làn cơ giới, 2 làn hỗn hợp); cầu Tứ Liên kết nối các tuyến đường trục chính đô thị dọc hành lang hai bên sông Hồng (6 làn cơ giới, 2 làn hỗn hợp); cầu Trần Hưng Đạo kết nối đường Trần Hưng Đạo sang khu vực quận Long Biên (6 làn cơ giới, 2 làn hỗn hợp).