工程采用“南隧北桥“方案，即以隧道形式穿越长江口南港水域，长约8.95公里；以桥梁形式跨越长江口北港水域，长约16.65公里。工程按高速公路标准，双向六车道，设计荷载公路I级，设计车速80-100公里/小时。工程于1993年起开展研究，2004年下半年完成初步设计，2004年12月28日正式启动。上海长江隧桥于2009年10月31日晚上18：00正式通车。
1、长江隧道工程。
隧道起于浦东新区五好沟，穿越南港水域在长兴岛西南方登陆，全长8.95公里，其中穿越水域部分达7.5公里。隧道整体断面设计为上下的双管隧道，两单管间净距约为16米，沿其纵向每隔800米左右设一条横向人行联络通道。单管外径为Φ1500厘米，内径为1370厘米，内设三条（3×3.75米）车道，双向即六车道，设计车速为80公里/小时。
隧道在浦东侧及长兴岛侧均设有敞开断矩形暗埋段及22×48米深约25米的工作井。两台直径为Φ1543厘米泥水加气平衡盾构，从浦东侧工作井由南向北一次掘进至长兴岛侧工作井实现隧道贯通。隧道工程共用混凝土819100立方米，使用钢筋152214吨。
2、长江大桥工程。
大桥起于隧道长兴岛登陆点，沿地面横穿长兴岛，由长兴岛东北部跨越长江口北港水域至崇明岛陈家镇，工程全长16.65公里（其中接线道路6.68公里，跨江桥梁9.97公里，设计车速100公里/小时）。为沟通岛内交通，长兴岛潘园公路及崇明陈家镇各设有一座互通式立交。跨江桥梁总共154跨，其间设有满足远期3万吨级集装箱及5万吨级散货船的主通航孔及满足3000吨级船舶通行的辅通航孔。
主通航孔其结构形式为主跨730米双人字形塔柱，分离式钢箱斜拉桥；辅通航孔为80米+140米+140米+80米预应力钢筋混凝土连续箱梁，其余桥跨分别为30米、50米、60米、70米预应力钢筋混凝土连续箱梁及105米钢－混凝土组合箱梁。全桥累计浇筑混凝土798284立方米，钢筋100952吨，预应力钢束12912吨，钢材122106吨，填土方686202立方米。
