上层的公路桥长4589米，车行道宽15米，可容4辆大型汽车并行，两侧还各有2米多宽的人行道；下层的铁路桥长6772米，宽14米，铺有双轨，两列火车可同时对开。
其中江面上的正桥长1577米，其余为引桥，公路引桥采用富有中国特色的双孔双曲拱桥形式。公路正桥两边的栏杆上嵌着200幅铸铁浮雕，人行道旁还有150对白玉兰花形的路灯，南北两端各有两座高70米的桥头堡，堡内有电梯可通铁路桥、公路桥及桥头堡上的瞭望台。堡前还各有一座高10余米的工农兵雕塑。南堡下是一个风景秀丽的公园。
南京长江大桥共有9个桥墩，最高的桥墩从基础到顶部高85米，底面积约400平方米，比一个篮球场还大。正桥的桥孔跨度达160米，桥下可行万吨巨轮。整座大桥如彩虹凌空江上，十分壮观。尤其是晚上，桥栏杆上的1048盏泛光灯齐放，桥墩上的540盏金属卤素灯把江面照得如同白昼，加上公路桥上的150对玉兰花灯齐明，桥头堡和大型雕塑上的228盏钠灯使大桥像一串夜明珠横跨江上。