Fra efteråret 1959 gik en uformel nedsat teknikergruppe med repræsentanter fra Vejdirektoratet og amterne på begge sider af Lillebælt i gang med at kigge på mulighederne for at undgå fremtidens trafikkaos.
To forslag kom i spil: Enten at bygge en ny færdselsbro vest for jernbanebroen eller at bygge vejbaner øverst på 1935-broens ståloverbygning, men begge forslag blev forkastet. I stedet blev man enige om at placere den nye motorvejsbro med en linieføring fra Staurby på Fynssiden til Lyngs Odde på Jyllandssiden.
Det gav 3,4 km kortere kørsel, og uden nævneværdige problemer var der mulighed for at bygge motorvej på begge sider, som kom til at gå gennem tæt befolkede områder.
Ved Folketingets forhandlinger 6. december 1961 fremlagde ministeren for offentlige arbejder, Kaj Lindberg, lovforslaget om anlæg af en ny broforbindelse over Lillebælt. I ministerens redegørelse omtaltes den første lillebæltsbro som den mest betydende vejbro i dansk fjerntrafik. Lillebæltsbroen havde været en overbevisende succes fra starten, og i 1960 blev Lillebæltsbroen passeret af 3 mio. biler. Ministeren forudså, at der i løbet af få år ville opstå alvorlige problemer med opstuvet trafik på begge sider af Lillebælt. Endelig ville planerne om en bro over Storebælt forøge presset på Lillebæltsbroen i betydelig grad, således at forbedringer ved Lillebælt måtte være gennemført, inden en kommende Storebæltsbro kunne tages i brug.
Af de fremsatte skitseprojekter besluttede Ministeriet at indstille til Folketinget at godkende en hængebro med en fri gennemsejlingsbredde på 600 m. Prisen blev løseligt anslået til at blive 130 mio. kr.
Forslaget var på forhånd godkendt af søfartsmyndighederne. Forslaget var også fremadrettet, idet forudsætningen var, at den ny Lillebæltsbro i mindst 30 år kunne følge med den hastigt voksende biltrafik. Derfor blev broen 6-sporet med to adskilte kørebaner. Prognoserne i 1960 forudsagde nemlig en 3-dobling i trafikken frem til år 1980.
Folketinget vedtog 16. marts 1962 at bygge den nye motorvejsbro over Lillebælt. Detailprojekteringen ville tage 1½ år, hvorefter arbejdet blev udbudt i international licitation. Først underbygningen og efterfølgende overbygningen. Brobyggeriet ville give arbejde til 400-600 mennesker og tage 3½ år. Man ventede at kunne tage broen i brug i 1968. Byggeudgifterne skulle betales af Vejfonden. Kun ved motorvejsanlæggene skulle amtsrådene bidrage med et beløb på 50.000 kr. pr. kilometer. Trafikministeren nedsatte et særligt byggeudvalg, der på ministeriets vegne skulle følge byggeriets gang, holde ministeriet underrettet og indgive indstillinger i vigtige sager. Det betød, at brobyggeriet kom til at glide lettere, da problemerne blev drøftet og løst af dette sagkyndige udvalg, efterhånden som de dukkede op.