九堡大桥分别由水上主桥、陆地南北引桥（接线）及各立交匝道组成，主桥路段呈正北至正南的方向布置。

钱塘江的自然条件决定了不可能在设计上追求桥梁跨度的世界纪录；着眼于桥梁科技的发展，设计者们希望建成一座技术创新并且全寿命经济的大桥。

在九堡大桥的桥型选择过程中，设计者从结构合理性、施工难易度、工程经济性、环境匹配度以及景观效果等方面进行了综合分析，最终采用了组合结构桥梁方案。

九堡大桥主桥上部结构采用结合梁钢拱组合体系拱桥，是线路结构，拱桥主梁为等截面钢混凝土结合梁结构；钢类系统由主拱肋、副拱肋、主副拱肋之间的横向连杆以及拱顶横撑等构件组成。下部结构采用V形薄壁墩，C50混凝土，V墩顶纵向横梁配预应力平衡水平力，墩身线形顺接梁上拱轴曲线，对应主梁截面V墩分为两个独立V撑，两个独立V撑统一的V墩台座与单幅承台相接，主桥各墩承台均为哑铃型截面，C35混凝土。

引桥上部结构采用大悬臂的等高度单箱单室钢混凝土组合结构连续箱梁；主梁结构断面有混凝土桥面板及整体成槽形的钢梁组成；槽型钢梁整体式由顶板、腹板、底板、空腹式横梁、实腹式横梁、腹板加劲肋、底板加劲肋组成。下部结构采用单体板式空心墩，承台均采用倒角矩形形式。

九堡大桥全长1855米，主航道桥段650米，采用55米+2x85米+90米（北侧引桥）+3x210米（主航道桥）+90+9x85+55米（南侧引桥）跨径布置；其中，主桥上部支承跨径采用188米+22米+188米+22米+188米组合米布置，桥面宽度31.5米，主桥根据结构需要加宽至37.7米，行车道单向净宽11.75米，两侧各设置3米宽慢行道。

引桥以85米为标准跨径；槽型钢梁顶面宽度13.1米，底板宽度11.05米。下部分桩基采用5根1.8米直径钻孔灌注桩，桩长90米至95米。钢拱跨径188米，主拱肋外倾12度，立面矢高43.784米，副拱肋立面矢高33米；组合桥面系全宽37.7米，横向两侧窄箱型主纵梁间距27.6米，梁高4.5米，纵梁之间设间距4.25米的“工”字型钢横梁；引桥桥面宽度31.5，悬臂超过8米，梁中心线高4.5米；整幅梁宽度31.5米。下部分桩基础采用18根2米直径钻孔灌注桩，主桥各墩平均桩长95米。

截至2012年7月3日，九堡大桥在大桥两端处设置升降电梯，方便旅客路人上至桥面。

截至2013年7月21日，九堡大桥桥面路段装设有电子警察等设备设施。

截至2019年3月，九堡大桥每隔一定距离装设长杆路灯，方面行车夜间行驶；同时桥面装设LED灯，展现九堡大桥之美。

截至2012年7月7日，九堡大桥路段不实施收费制度。

截至2012年7月7日，九堡大桥限速80千米/小时；南接线临时便道，限速40千米/小时；九堡大桥至南接线临时便道的过渡段限速60千米/小时；同时，九堡大桥（含匝道）禁止高度超过2.5米的车辆通行，禁止大中型货车、大中型客车、摩托车及电动三轮车通行，非机动车和行人利用大桥两端升降电梯、楼道和大桥两侧预留通道通行。

2023年7月29日中午12点，九堡大桥慢行交通系统将正式开通。

九堡大桥拱肋为空间线形钢箱拱肋，施工难点在于：1、当时没有成熟的制造经验可供借鉴；汽车行业主要采用冲压或热锻成型制作弯扭构件，由于该桥的钢箱拱为复杂的连续空间曲线，无法用同义模具批量生产，该法不适合；根据拱肋曲线方程，计算出拱肋分段端口、各横隔板、吊点截面的三维坐标，作为必须严格控制的主控点，拱肋曲线“以直代曲”监理钢拱肋三维模型，借助“以直代曲”的拱肋木星指导拱肋的厂内制作。2、主、副拱肋工地安装难度较大；主拱肋外倾12度，副拱肋为空间弯扭线，快速精确的安装定位难度较大；传统安装方案多采用龙门吊或吊机调整拱肋线形，该方法依靠起重工的经验，拱肋长期处于吊装不稳定状态，且安装线形很难达到设计要求的精度；九堡大桥拱肋线形复杂，空间安装定位精度要求高，安装拱肋时采用三向调位千斤顶调位快速定位，抱着拱肋安装阶段的稳定性，提高了施工效率。

九堡大桥采用了新型组合结构桥梁形式、创新了顶椎施工方法，体现了全寿命经济性理念，作为中国第一座全桥采用组合结构的越江桥梁，旨在通过建设理念与技术得创新，为推动中国组合结构桥梁的发展作出贡献。（《中国公路》 评）

随着临平、下沙和江南三个副城快速发展，杭州迫切需要一条能将主城区与三个副城便捷连接的快速通道，九堡大桥能较好满足这一需求； 该桥还分别与海宁东西大道、杭浦高速、杭甬高速、机场快速路连接，成为杭州东部重要对外联系通道。（浙江在线 评）