I december 1964 vandt Brokonsortiet licitationen for underbygningen af motorvejsbroen over Lillebælt med et tilbud på 56,7 mio. kr. Tilsynet lod trafikministeren det rådgivende ingeniørfirma Chr. Ostenfeld & W. Jønson stå for. De købte en villa på Lyngs Odde, hvor der var en stab på 8 tilsynsførende ingeniører, ledet af chefingeniør Olaf Dejgaard.

19. marts 1965 gik den fysiske del af arbejdet i gang. Det foregik symbolsk ved at trafikminister Kaj Lindberg gav et startsignal, hvorefter en armada af svære bulldozere og gravemaskiner gik i gang under ledelse af civilingeniør Jens Johan Huusom, der fra 1965 til 1968 var byggepladsleder ved Lillebælt for Brokonsortiet.
 
Den 10. juli 1965 gik støbearbejdet med viaduktfagene i gang. Tilslutningsfagene blev udført som betonviadukter med en samlet længde på 620 meter. Der er 20 fag, der alle havde en indbyrdes afstand på 31 meter. De to yderste fag er sidetårne, hvor hængekablerne er ophængt. I alt er der på Jyllandssiden 9 fag og på Fynssiden 11 fag. Disse landpiller kaldes viaduktvægge og er udformet som tynde, 12 meter brede jernbetonvægge med bølgeformet tværsnit.
 
I løbet af kort tid havde Brokonsortiet en arbejderstab på 220 mand. En del kom fra lokalområdet, men der var også mange tilrejsende jord- og betonarbejdere. De kunne bo i en barakby på Lyngs Odde. Her oprettede KFUM et marketenderi, de kaldte for ”fritidshjem” . Formålet var selvfølgelig at servere et billigt måltid, men også at give mulighed for sunde fritidsinteresser, især med henblik på at undgå drikkeri.

Den 29. oktober 1965 var de tre første viaduktvægge færdigstøbt. Arbejdsstyrken blev i januar 1966 halveret på grund af hård frost med minus 23 grader. Vinteren varede i næsten tre måneder, men i begyndelsen af april 1966 var man igen oppe på fuld arbejdsstyrke.


Viaduktvæggene blev foroven monteret med en kraftig, forspændt 27 m lang overligger, hvoraf den første blev placeret i april 1966. Brobanen blev placeret på 8 præfabrikerede forspændte hoveddragere, der hver målte 31 m og vejede 60 tons. Den første af disse blev monteret i juni 1966, og det foregik med hjælp fra en dieselmotor, der trak et spil. Hoveddragerne blev forbundet med tværdragere, der ligeledes var præfabrikerede og forspændte. En af viaduktvæggene på Fynssiden viste sig i øvrigt i juli 1966 at være støbt med for svag beton, da der nederst kom en revne. Brokonsortiet besluttede sig for at trække den omkuld og i stedet støbe en ny viaduktvæg.
 
Arbejdsulykker kunne ikke undgås. I marts 1967 blev en arbejdsmand ramt i hovedet af en 88 kg tung jernbjælke. Han blev hårdt såret, men overlevede. To uger senere styrtede en arbejdsmand ned under forskallingsarbejde. Et vindstød havde sat en jernbjælke under ophejsning i svingninger. Han var dræbt på stedet. I september 1967 skete igen en dødsulykke. En jord- og betonarbejder skulle rette noget armeringsjern med et koben, men mistede balancen og styrtede ned. Ingen af de to arbejdere havde deres sikkerhedsbælte spændt. Med sikkerhedsbælter ville de begge antagelig have overlevet.

Brokonsortiet overholdt den kontraktmæssige afleveringsfrist af denne del af broarbejdet, som stod færdigt den 1. oktober 1967.