Der Überbau der Hochmoselbrücke – also der Teil, der das Tal überspannt – besteht aus rund 900 vorgefertigten Stahlteilen. Jedes Teil – zwischen 15 und 25 Meter lang – ist ein Unikat, das seinen festen Platz in der Gesamtkonstruktion hat, vergleichbar einem 3D-Puzzle.

In Fertigungswerken in Hannover und Lauterbourg wurden die gewalzten Rohbleche bearbeitet und vorgefertigt - soweit, dass die Stahlteile - Segmente genannt - noch mittels Schwertransporten zur Baustelle transportiert werden konnten. Hier erfolgte dann die Endmontage. Der riesige Stahlhohlkasten wurde direkt hinter dem Widerlager Hunsrück zusammengeschweißt. Dies geschah auf einem allein für diesen Zweck errichteten rund 300 Meter langen Vormontageplatz mit einer Korrosionsschutzhalle, in der die abschließende Farbbeschichtung aufgebracht wird.   

Ein Brückenschuss - so der Fachbegriff der Ingenieure für einen Brückenabschnitt - besteht im Querschnitt aus zehn bis zwölf vorgefertigten Segmente. Zunächst wurde eine U-Form hergestellt. Die beiden aufgerichteten U-Teile wurden dann mit dem Bodenblech und dem Deckblech verschweißt. Nach dem Einbau der Querstreben im Inneren wurde das obere Fahrbahnblech montiert: Der Hohlkasten war damit im Rohbau fertig. Er ist zwischen 15 und 25 Meter lang und zwischen sechs und acht Meter hoch. Die beiden Kragarme - die Konstruktionsteile, die rechts und links neben dem Hohlkasten hinausragen - komplettieren den Brückenschuss. Sie bestehen jeweils aus zwei Einzelteilen. Die Hochmoselbrücke besteht aus insgesamt 82 dieser Schüsse.

Die Schüsse wurden montiert, mit Korrosionsschutz versehen und dann Stück für Stück über das Moseltal geschoben. Dieser Arbeitsvorgänge wiederholte sich insgesamt 13-mal. Dann war im August 2018 das Widerlager auf der Eifelseite erreicht und der schwierigste Teil der Bauaufgabe abgeschlossen (Zum Rückblick auf die Verschubphasen).

Der erste Verschub hatte im Herbst 2013 stattgefunden. 83 Meter hat sich hierbei der Stahlüberbau in Richtung Widerlager bewegt – ein vergleichsweise unspektakulärer Verschub, der nur auf dem Vormontageplatz stattgefunden hatte. Der erste Verschub in Richtung Tal erfolgte dann im Juni 2014. Als die Brücke über das Tal geschoben wurde, kam ein Hilfspylon zum Einsatz. Mit Hilfe des rund 80 Meter hohen Pylons, der beidseitig mit Stahlseilen abgespannt ist, wurden die Beanspruchungen und Verformungen des Überbaus bei den Verschubvorgängen gesteuert. Der Pylon wurde 2018 abgebaut, als der Überbau das gesamte Tal überspannte.