Der Garantievertrag zwischen Bremen und dem Norddeutschen Lloyd von 1903 und der Staatsvertrag zum Gebietsaustausch zwischen der Freien Hansestadt Bremen und Preußen von 1905 sahen den Bau weiterer Hafenanlagen und den Bau einer Schleuse vor. So sollte schon vor dem Ersten Weltkrieg im Norden der Bremerhavener Kaiserhäfen eine neue Schleuse gebaut werden. Bedingt durch den Krieg kam der Bau zunächst nicht mehr zustande. Da die Planung von 1913 für diese Schiffe zu klein und der damals gewählte Standort wegen des schlickigen Untergrundes sehr ungünstig war, erwies sich die Verzögerung des Baus als Glücksfall.

Der Bau einer großen Schleuse wurde dringlich, um große Schiffe wie die im Bau befindlichen, neuen Fahrgastschiffe des Norddeutschen Lloyds, Bremen und Europa, zum Eindocken in das Kaiserdock II, das dafür eigens vergrößert worden war, durchschleusen zu können. Die Nordschleuse wurde von 1928/29 bis zum 10. August 1931. Mit einer nutzbaren Länge von 375 Metern, einer Durchfahrtsbreite von 45 Metern (Kammerbreite 60 Meter), einer Kammersohlentiefe von 11 Metern unter SKN und einer Fahrwassertiefe von 14,50 Metern gehört die Nordschleuse auch heute noch mit zu den größten Schleusen der Welt. Der ganze Schleusenbereich besteht aus dem Vorhafen am Außenhaupt, dem großen Wendebecken und bis 2021 der Brücke über den Kanal zwischen Wendebecken und Verbindungshafen. Anfang April 2021 riss einer der beiden Obergurte der Brücke, wodurch es zu Schäden an weiteren Stahlteilen kam. Die hierdurch unpassierbare Brücke galt als Totalschaden, sie wurde noch im selben Monat abgebrochen.

Die Drehbrücke zum Überseehafen wurde durch eine Fähre ersetzt. Über diese Behelfsbrücke kann jetzt der Werksverkehr täglich acht Stunden lang auf die jeweils andere Uferseite übersetzen. In der übrigen Zeit macht die Fähre Platz, damit der Schiffsverkehr passieren kann. Die Drehbrücke vor der Nordschleuse war die größte Eisenbahndrehbrücke Deutschlands. Sie bildete ein wichtiges Bindeglied der Eisenbahnstrecke zum Columbusbahnhof und entstand 1928 bis 1930 im Zuge der groß angelegten Hafenerweiterungsmaßnahmen. Das aus Stahl gefertigte und genietete Brückenbauwerk besaß eine Länge von 111,9 Metern, zwei Schienenstränge, eine zweispurige Straße und einen Fußgängerüberweg und konnte in etwa sieben Minuten gedreht werden, um Autotransporter oder Reparaturschiffe der Lloyd-Werft durchzulassen.

Von einer Aussichtsplattform auf übereinander gestapelten Containern kann nicht nur der Betrieb des nahen Containerterminals, sondern auch der direkt benachbarten Schleuse beobachtet werden. Spezielle Infotafeln zeigen an, wie lange die Drehbrücke oder die Kaiserschleuse gesperrt sind.