在卢浦大桥桥身呈优美的弧型，如长虹卧波，飞架在浦江之上。设计者在设计上融入了斜拉桥、拱桥和悬索桥三种不同类型桥梁设计工艺，根据大桥本身处于宽阔水域的特点，以及为了让大桥很好地融入城市空间的整体之中，并将江面水色作为大桥主体的背景，使江面能映出大桥壮观秀丽的倒影使大桥本身成为市民和游客欣赏景观和休闲游览的好地方，最终选定了中承式拱桥方案。

卢浦大桥以弧线的中承式拱桥呈现，不仅能在保证主航道要求的前提下最大限度地缩短主桥的跨度，同时，其柔和顺滑的曲线和闭合通透的空间，还能区分当时已建有的南浦、杨浦、徐浦三座大桥。

卢浦大桥主桥为空间提篮中承式拱梁组合体系钢拱桥，主桥两边跨端横梁之间布置强大的水平拉索，以平衡中跨拱肋的水平推力，加劲梁通过吊杆或立柱支承于拱肋之上；边跨加劲梁分别在中跨和边跨的拱梁交汇处与拱肋固结；中跨加劲梁的两端支承于中跨拱梁交汇处的横梁上， 端支承为纵向滑动支座，横向和纵向设置阻尼限位装置。

卢浦大桥的拱肋截面形状为陀螺形，拱肋加劲采用T型加劲；边跨三角区系梁截面为闭口钢箱梁，边跨系梁与拱肋、立柱、边拱末端横梁、中跨拱梁结合段横梁固结；中跨系梁为开口钢箱梁通过吊杆支撑于拱肋之上，两端则通过支座与中跨拱梁结合段横梁相连接。

卢浦大桥线路全长8722米，桥位处黄浦江规划岸线宽度为480米，其中主桥全长750米，采用（100+550+100）米跨径布置，矢跨比1/5.5，主桥桥面竖曲线半径9000米；大桥拱肋顶宽5米，底宽3米，平面倾斜度1:5，拱脚横桥向间距51米，拱顶横桥向间距为11米；桥面总宽29.8米，为双向六车道，其中，主引桥六车道宽25.5米，4车道宽18米，匝道双车道宽8.5米，单车道7.5米；主线最大纵坡5.0%，匝道最大纵坡6.4%，标准横坡为2%。

为迎接中国2010年上海世博会开幕式，卢浦大桥的整体造型，立意为彩虹飞跨；以LED动态灯光展现天空彩虹，并与白光的南浦大桥形成对比。

截至2018年9月，卢浦大桥全路段设有电子警察等交通监控设备。

截至2009年5月，游客可乘坐高速观光电梯直达50米高的卢浦大桥桥面，沿大桥拱肋人行道拾级而上，走300多级台阶后，登上100米高的拱肋顶端，站在篮球场大小的观光平台上眺望浦江美景。

2000年2月，上海市政协提交了《收过江费的负面效应及解决矛盾的若干建议》的提案；同年5月，上海市政府宣布取消过江隧道和大桥的收费，卢浦大桥包括其中。

截至2015年4月17日，因南浦大桥进行桥梁体检，卢浦大桥允许小货车通行。

卢浦大桥在施工设计上采用了三维实体建模虚拟建造技术。这是一种集计算机辅助设计与参数化实体造型、装配造型 、二维和三维双关向绘图以及图形转换器等模块为一体的现代工程设计手段，利用软件MDT及自编扩展模块将卢浦大桥主桥钢结构中所有构件，全部用三维实体建模的方式建立在一个三维空间模型之中；在三维模型中每个部件尺寸进行校正，特别是对构件相互结合处进行精确定位，并指导制造，减少设计人员大量的手工操作和计算工作，避免出现计算错误或误差；由于卢浦大桥的形状特别复杂，运用该方法可以高效准确地解决桥梁建造过程中的各种问题。

卢浦大桥为中承式拱桥，而在中跨拱肋施工中，主要技术难点有：①临时措施工作量大，包括临时索塔、斜拉索及锚箱、临时风撑，以及与拱上吊机相匹配的行走及锚固措施、安装操作脚手系统等；②施工控制难度大，拱肋本身是一个复杂的空间结构，而且拱肋施工过程中还受气候、日照等外界条件的影响，这就要求浦东、浦西两侧拱肋在施工过程中立体结构三向坐标始终控制在设计范围之内；③合龙安装要求高，气温、风力、荷载等因素影响很大。

2019年3月，上海浦江“快游线”开通试运营，卢浦大桥归属浦江“精华游”范围内。

卢浦大桥是继南浦、杨浦大桥之后在上海市区跨越黄浦江的又一座大桥，也是上海跨入21世纪时在市区交通繁忙地段率先建成的越江工程；鉴于其他在地里位置及时代上的特征，建成后的卢浦大桥，其新颖、壮观的造型将为进入新世纪的上海城市添上浓重的一笔，成为一处重要的新景观。（《交通与运输》 评）