开皇六年（586年）夏天，李士谦、李春叔侄俩几次到洨河沿岸勘察地形，选择适宜架桥的地段，最终选定郡署正南五里稍偏西的洨河河段。其上游是长约1.5公里的直行河道，再往上长约1.5公里是S形的转弯河道，自然地迫使洨河之水流速减缓趋稳，冲击力大大降低。水流进入直行河道后，流速更加平稳，如此则可提高桥梁的安全系数。另外，这里两岸土质较好，且地势也较为开阔，便于施工和储料。
李春回封斯家中后，根据实测情况，开始构思设计洨河桥，制订施工方案。在设计中，又几次到现场勘测。转眼到了开皇七年夏天，封斯一带的槐水发了一场大水，由于石桥阻挡，致使河水溢出河岸，使自家大片庄稼受灾。一场洪水灾害引起李春深思：封斯槐水桥为半圆形实腹单拱桥，只能由这一单拱圈泄洪，如增大泄洪量，必然要增加拱圈高度，这样势必上下不便影响交通。李春经过反复琢磨探考，决定将洨河桥设计成跨度大弧形平的敞肩拱的形式，至开皇八年终于拿出了完整的设计方案。但也就在这一年主要出资方其堂叔李士谦去世了，百姓无不痛哭流涕，自发送葬的超过万人，李春自然也陷入无限悲痛之中，由于悲伤过度竟至卧床不起，建桥计划只能后推。
开皇十二年，被考评为全国牧宰第一的隋皇室杨达由郑州刺史调任赵州刺史。杨达巡视全州之后，深为洨河阻断交通要道发愁，听说李春曾考察过洨河河道，并已设计出了架桥方案，于是专门到封斯看望了大病初愈的李春，并与李春一起详细赵州刺史杨达剧照 探讨了建桥方案。在杨达的鼓励支持下，李春立即投入了建桥的准备工作，首先是发动李氏家族有力出力、有钱出钱、有物出物，以救济施舍为业的李士谦虽然已经过世，但其妻范阳卢氏继承其夫遗志，毅然捐出500石谷，并免除60人奴婢身份，支持李春修桥。
第一步是收集木料搭脚手架（鹰架）。由于建桥工程巨大，不可能一蹴而就，很可能需要十数年的工夫，而修桥期间又不能影响洨河流水泄洪，这就需要将数十棵大树立在河中搭建立杆式脚手架作“顶子”，然后在上边搭成桥拱的模型，才能铺石架桥。
试想，如果把赵州桥桥券修成半圆形，那桥洞就要五丈五高，这样车马行人过桥，就好比越过一座小山，非常费劲。桥梁的净跨度与桥下净高度决定桥梁的大轮廓。李春选择了桥拱券距离洪水水位六尺左右的高度，加上河水深度，进而确定了桥下净高为两丈一左右，大大降低了桥面坡度，便于车辆通行。这样，就兼顾了水陆两项要求，既解决了车船之争，又满足了当时手推车与牛马车的行驶要求。但是由于采用圆弧拱拱变得平坦了，其水平推力大大增加，这就要求有较好的桥台与基础的设计，李春在总结先人建桥经验与自己建桥教训的基础上，很好地解决了这一个难题。
我国现行的《公路圬工桥涵设计规范》中规定，拱桥矢跨比宜采用1/4—1/8，赵州桥拱矢只有7.23米，它与37.02米的跨径比值为1:512，恰好符合现代桥梁设计规范标准，这绝非是偶然的巧合，而是独具匠心的李春创造的一个奇迹。按照李春的构思，在他指挥下，60人用了近半年时间，才搭建完成桥体脚手架。
开皇十三年，开始动用石工，在赵州刺史杨达的号召下，能工巧匠云集洨河岸边。李春指派一部分石工去西山采石，在往回运石料时，李春吸取了修封斯槐水石桥死伤人畜的教训，改为洨河水结冰的冬季由冰上人推或绳拉的方式，既不用牲畜车辆，又安全省力。当年冬与第二年春即顺利打好桥基。桥址区域地层分布稳定，地基土主要以密实的粉质粘土为主，中间有粉土和砂土夹层，是修建这种特大跨度单孔桥梁的比较理想的场所。根据现在化验分析，这种土层基本承载力为34吨/平方米，并且粘土层压缩性小，地震时不会产生砂土液化，属良好天然地基。桥基为低拱脚、浅基础、短桥台。直接建在天然砂石上，并在此基础上用5层石条砌成桥台，每层较上一层都稍出台。
