In 1928 werd Purcell door gouverneur C. C. Young benoemd tot ingenieur van de California State Highway. In 1929 werd hij benoemd tot technisch adviseur van de 1929 Hoover-Young San Francisco-Oakland Bay Bridge Commission, die de bouw van de San Francisco-Oakland Bay Bridge in opdracht gaf. Toen de commissie klaar was met haar werk, werd Purcell door gouverneur Jim Rolph benoemd tot hoofdingenieur, verantwoordelijk voor het ontwerp en de bouw van de brug. Tijdens de bouw werd het project opgeschort door de maritieme stakingen van 1934
Ik weet het. Ondanks deze en vele andere uitdagingen werd de brug enkele maanden eerder dan gepland voltooid. Het westelijke deel van de brug was gebaseerd op een centrale, hoge ankerplaats, waarvan een deel onder het wateroppervlak lag. Het is's werelds grootste pier. De tunnel door het eiland Yerba Buena was destijds de grootste tunnel ter wereld. De voltooiing ervan was de verwezenlijking van dromen die voor het eerst werden bedacht door lokale burgers in 1850. Bij de voltooiing was het de langste brug die ooit werd gebouwd en de duurste die ooit werd gebouwd, met een kostprijs van 77.600.000 dollar. Meer dan 6.500 werknemers werkten aan het project.