Lillebæltsbroen var en succes fra starten. Tiden for togtrafikken mellem København og Esbjerg faldt fra 7 timer 18 minutter for hurtigste forbindelse til 4 timer, 34 minutter. Rejsen blev samtidig meget behageligere, for passagerne skulle ikke længere skifte ved Lillebælt. Biler og cykler kunne køre frit over broen, som fra 1934-1939 blev passeret af 2,45 mio. biler.
Men Lillebæltsbroen var også af strategisk betydning for kontrollen af Danmark. Da de tyske tropper rykkede ind i landet den 9. april 1940 om morgenen, var Lillebæltsbroen et af de 10 steder, der blev sikret i første bølge kl. 04.15. I løbet af kort tid blev der etableret pigtrådsafspærringer i land på begge sider, bygget kanonstillinger på de såkaldte ”FLAK”-tårne, opstillet lyskastere, mv. Under hele krigen var der konstant en vagtstyrke på 53 mand, der i kritiske situationer blev udvidet til en vagt på 124 mand.
Broen kunne let spærres af og blev det også. I perioder blev alle kørende i bil, cyklende eller gående visiteret. Togene passerede dog uhindret og uden ekstra kontrol gennem hele krigen.
Allerede i efteråret 1939 var broen blevet camouflagemalet og strømpillerne forsynet med beskyttelsesnet for at hindre, at broen skulle blive ramt af drivende miner. DSB opretholdt fra 1942 et nødberedskab med færger i Strib og Fredericia, og en nødkøreplan lå klar. Fra sommeren 1944 forberedte tyskerne en sprængning af broen ved at montere konsollerne til sprængladninger og oplagre dynamit ved brohovedet. Truslen blev dog aldrig effektueret.
5. maj 1945 overtog modstandsbevægelsen vagten på broen, og 7. maj rullede de engelske tanks fra Jylland til Fyn og fik en heltemodtagelse.
Den mangelsituation, som krigen bevirkede, prægede også de første efterkrigsår. Men fra 1951 begyndte biltrafikken igen at vokse, og snart blev Lillebæltsbroen en flaskehals, ikke mindst i ferieperioderne.
I 1955 passerede 1,4 mio. biler, i 1960 3 mio. biler på årsbasis.
Situationen var uholdbar.
