1954年，赵州桥开始大规模整修。据历史学者谌旭彬研究，文化部当时曾建议尽可能保持旧貌。但是，修整过程中，一是采用了新的压力灌浆工艺，改变了原桥的建造工艺；
二是大部分旧石料被废弃，约87%的修缮石料是新购的。1963年，梁思成对此曾大胆公开撰文，表示痛心和反对。
采用新的压力灌浆工艺，改变了原桥的建造工艺。在灌入高标号水泥砂浆后，在实际上使拱券的干摆砌筑方式改为水泥砂浆砌筑，极大地加强了拱券的整体性，但也改变了原建造工艺，同时水泥砂浆对石材具有腐蚀性，桥底常年出现泛碱现象。
桥的历史旧貌未能得到保存，而是“焕然一新”。据参与此次整修的郭瑞恒披露，绝大部分旧石料被废弃，约87%的修缮石料是新购的。“这次修缮范围，除了西侧23圈主拱和4.0公尺小拱两端的一部分墩壁面外，全部拆除重砌。重砌式样以恢复隋代原状为原则。河底打捞积石大部分能加以改制使用、桥上拆下石料,则因年久风化疏松，不堪再用。460多方修缮石料中，新购约400方，利用旧料约60方。桥体的栏杆、栏板部分亦全部以新石料重制。
