Wiadukt został zaprojektowany w stylu eklektycznym, nawiązując do historycznych form architektury, zwłaszcza renesansu i baroku [1]. Obiekt posiada wyjątkową wartość techniczną, gdyż został wykonany w nowatorskiej jak na owe czasy technologii zbrojonego betonu (żelbetu). Na unikatowy wystrój architektoniczny składa się pięć grup elementów. Są to 1) tynki na ścianach bocznych filarów (rozdzielone lizenami, czyli płaskimi wypukłościami, na siedem przęseł), 2) balustrady z dwuspadowymi poręczami, dwie grupy rzeźbiarskie 3) Syrena i 4) Warszawska Grupa Alegoryczna oraz 5) latarnie [3].

Ustrój niosący tworzy dwuprzęsłowa konstrukcja łukowa. Podpora środkowa jest zmiennej szerokości, wynoszącej 3,76 m po stronie zachodniej i 14,98 m po stronie wschodniej. Historyczna geometria układu komunikacyjnego, zaprojektowana dla ruchu konnego, wymusza zmniejszenie prędkości. Z kolei mały promień łuku poziomego wiaduktu (około 45 m) pogarsza bezpieczeństwo, gdyż wywołuje znaczne siły odśrodkowe. Szerokość wiaduktu wynosi 22,90 m, z tego jezdnia zajmuje 11,20 m, a dwa chodniki mają po 4,82 m każdy [3].

Około 1915 roku wiadukt otrzymał imię lekarza Stanisława Markiewicza [4], jednego z założycieli i wieloletniego prezesa położonego tuż obok wiaduktu Warszawskiego Towarzystwa Higienicznego. Markiewicz w 1882 roku założył Towarzystwo Kolonii Letnich, tym samym stał się inicjatorem pierwszych w Polsce kolonii dla dzieci. Był lekarzem szkolnym w gimnazjum Górskiego [12], wprowadził do szkół okresowe badania uczniów. Pełnił społecznie funkcję lekarza Warszawy. Jest też jednym z inicjatorów budowy wodociągów i kanalizacji w Warszawie [13].

Wykonanie dwóch grup rzeźb (Syreny i Warszawskiej Grupy Alegorycznej) powierzono warszawskiemu artyście Janowi Woydydze. Są one przykładem sztuki monumentalnej. Zostały one początkowo wykonane z cynku [8], następnie zamienione na piaskowiec (albo na wapień pińczowski, źródła są nieprecyzyjne) [3].

Syrena

Syrena, będąca herbem Warszawy, ma wysokość ok. 2 metrów. Znajduje się na prostokątnym cokole nad środkowym filarem po północnej stronie. Skierowana jest twarzą w stronę północną, w prawej ręce trzyma miecz (dokładniej pałasz o szerokiej głowni). Cały tył postaci okrywają rozwiane, długie włosy [3].

Warszawska Grupa Alegoryczna

Grupa znajduje się na środku południowej balustrady na masywnym cokole i jest opracowana dwustronnie (do oglądania z góry i z dołu wiaduktu). Tworzą ją cztery elementy. Po prawej stronie znajduje się kobieta (alegoria Warszawy). Na głowie ma koronę muralis (nawiązującą do tradycji przedstawień rzymskich), w jednej dłoni trzyma księgę, a w drugiej atrybuty nauki i sztuki. Po lewej stronie znajduje się wąsaty mężczyzna, trzymający koło zębate (symbol przemysłu) i pług (symbol rolnictwa). Pomiędzy postaciami znajduje się medalion ze starcem o długich włosach, czyli postać Wodnika (alegoria Wisły). Nad postaciami znajduje się płonący znicz (symbol oświaty) opleciony wieńcem liści dębowych (oznaka chwały). Stanowi on wierzchołek trójkąta grupy alegorycznej [3].

Karowa pierwotnie była zwyczajnym wąwozem, którym płynął strumień i wzdłuż którego mieszkańcy skarpy mogli schodzić nad Wisłę. Stanowiła wąziutką uliczkę między pałacem Lubomirskich a ogrodem pałacu Radziwiłłów i folwarkiem Wizytek. Poszerzono go w XVII wieku, a strumień, którym spływały wody roztopowe, pokryto balami [12]. Ulica powstała tam dopiero w połowie XVIII wieku [1]. Łączyła ona ul. Karową górną przy Czerskim (obecnie Krakowskim) Przedmieściu z ul. Karową dolną na Powiślu. Służyła przede wszystkim do transportu nieczystości na dół przez specjalne ciężkie wozy, z niemiecka określane jako tzw. „kary”, które u podnóża miały swoją bazę (Dom Karowy, Magazyn karowy) i gdzie zrzucały do otwartych dołów fekalia. Działalność oddziału karowego, jako wysoce nieskuteczną, krytykował obecny patron wiaduktu, lekarz Stanisław Markiewicz [13]. Nad Wisłą składowano wtedy śmieci pochodzące z bogatszych domostw położonych na skarpie, co powodowało liczne epidemie wśród mieszkańców Powiśla. B. Prus w Lalce opisywał: "Wokulski doszedł do brzegu Wisły i zdumiał się. Na kilkumorgowej przestrzeni wznosił się tu pagórek najobrzydliwszych śmieci, cuchnących, nieomal ruszających się pod słońcem, a o kilkadziesiąt kroków dalej leżały zbiorniki wody, którą piła Warszawa.". Nazwa została nadana ulicy w 1770 roku [12].

Do 1895 roku szerokość ul. Karowej nie przekraczała 3 metrów, znaczny był też jej spadek (różnica wysokości osiąga tu prawie 25 metrów). Nad skarpą zamykała Karową brama z roku 1855 autorstwa Henryka Marconiego z wodotryskiem i posągiem Syreny [12]. Pod koniec XIX wieku ulica była coraz intensywniej używana. Pojawiły się zatem pomysły wybudowania zjazdu o łagodnym spadku, dzięki czemu wzrósłby jej prestiż i jakość. Pod koniec 1895 roku opublikowano projekt zmian na Karowej. "Powstała myśl stworzenia z niej arteryi komunikacyjnej pierwszorzędnej" - pisał "Tygodnik Ilustrowany". Pierwszy projekt przewidywał zygzakowaty zjazd po wykupieniu gruntów na tyłach klasztoru sióstr Wizytek. Autorzy jednak przeliczyli się z kosztami. W 1896 roku pojawiła się w "Biesiadzie Literackiej" kolejna propozycja, w której wiadukt najpierw skręcał w lewo [13]. Zrealizowana została dopiero trzecia propozycja, z 1900 roku, kiedy powstał projekt „ślimakowego zjazdu z dwuarkadowym wiaduktem” [3]. Na Karowej zaplanowano wtedy windę i schody ruchome [14]. Zbiegło się to w czasie z poszerzeniem ulicy i otwarciem hotelu Bristol.

Ostateczny projekt opracował inżynier Karol Sommer dla firmy budowlanej inż. Arnolda Bronikowskiego. Projekt datuje się na 1902 rok (zachowała się korespondencja z lipca tego roku dotycząca zatwierdzenia projektu przez władze w Petersburgu) [3]. Budowę rozpoczęto wiosną 1903 roku, natomiast roboty konstrukcyjne zakończono w 1904 roku. Wiadukt ostatecznie oddano do użytku 11 grudnia 1904 r. [4]. W 1914 roku rzeźby, pierwotnie wykonane w cynku, zostały zamienione na piaskowiec [8].

Niesamowite jest, że, jako jeden z nielicznych obiektów z początku XX wieku, wiadukt przetrwał w niezmienionym stanie obie wojny światowe. Co więcej, jak spostrzegł Krzysztof Ismonowicz [9] "Wiadukt przetrwał właśnie dzięki wybuchowi II Wojny Światowej... Gdyby ta nie nastąpiła, mielibyśmy kompletną przedwojenną Warszawę, ale bez wiaduktu Markiewicza, który miał zostać zburzony w latach 40-tych XX w. pod budowę planowanej trasy WZ". Z inicjatywy prezydenta Starzyńskiego trasa W-Z miała bowiem zaczynać się tunelem obok Hali Mirowskiej, przebiegać pod Ogrodem Saskim i wychodzić ze skarpy w miejscu wiaduktu Markiewicza, a następnie przechodzić w most Karowa, który kończyłby się na ul. Okrzei na Pradze [10].

Dewastacja wiaduktu nastąpiła dopiero po wojnie. Dotyczyła przede wszystkim latarni. Według starych fotografii latarnie wykonane jako ozdobne obeliski z piaskowca z metalowymi uchwytami na lampy w liczbie 8 sztuk istniały w 1939 roku, kiedy wymieniono oświetlenie z gazowego na elektryczne. Sześć z nich istniało jeszcze do 1945 roku [3], kiedy w wyniku panującego światopoglądu i inicjatyw zrywających z „burżuazyjną przeszłością miasta” zniszczono obeliski, pozostawiając jedynie cokoły. Nie jest to jednak potwierdzona informacja, gdyż to samo źródło podaje, że lampy istniały jeszcze do lat 80. XX w. [3].

Od 1964 roku, w pierwszą sobotę grudnia na wiadukcie rozgrywany jest jeden z odcinków specjalnych Rajdu Barbórki – Kryterium Asów. Przejazdy ulicą Karową cieszą się niezmiennym zainteresowaniem i są transmitowane na żywo w telewizji [6].

Zgodnie z decyzją nr 681 z dnia 1 lipca 1965 roku wydaną przez Miejskiego Konserwatora Zabytków w Warszawie wiadukt został wpisany do rejestru zabytków [3].

W zaadaptowanej arkadzie wiaduktu od 1998 roku znajduje się galeria sztuki „Karowa”. Wnętrze ma rzut trójkąta a od frontu jest przeszklone szybą wystawową. Podczas inauguracji galerii prezentowana była twórczość Jarosława Modzelewskiego, współzałożyciela ugrupowania „Gruppa”. W galerii prezentowane są przede wszystkim prace sztuki współczesnej, zwłaszcza malarstwo i grafika [7].

W latach 2006-2007 przeprowadzono generalny remont wiaduktu. Na podstawie archiwalnych zdjęć odtworzono wtedy stan pierwotny, m.in. przywrócono kamienny bruk i latarnie (jednak elektryczne, a nie gazowe). Oświetla go dodatkowo 37 reflektorów o jasnobiałej barwie. Podczas rekonstrukcji odkryto kilka ciekawych faktów. Stwierdzono, że ściany przed wojną były różowego koloru. Pod asfaltem odnaleziono zabytkową kostkę granitową ułożoną w charakterystyczną rybią łuskę. Okazało się również, że data końca budowy, umieszczona w kartuszu została sfałszowana. Zamiast 1909 widnieje tam 1905. Piotr Zambrzycki, konserwator z Wydziału Konserwacji i Restauracji Dzieł Sztuki ASP uważa, iż „Najprawdopodobniej rzeźby dekoracji południowej zostały wykonane właśnie cztery lata po wybudowaniu wiaduktu. I później zapewne by nie zakłócać już tego obrazu, fragment dziewiątki został >zakitowany<”.[5]. Wiadukt został oddany po remoncie 20.06.2007 roku. [11].