二郎山隧道设计为分离式双向四车道高速公路越岭隧道，隧道主线方向呈东西方向布置。二郎山隧道雅安端采用地面风机房，送风、排风共用1个斜井，斜井内设置中隔板；泸定端采用地下风机房，送风、排风各1个斜井。

二郎山隧道左线全长13459米，右线全长13406米，工程造价21.66亿元，设计速度80千米/时，建筑限界10.25米×5.0米。隧道左线进口高程1461.09米，出口高程1571.35米；右线进口高程1461.24米，出口高程1571.35米。

二郎山隧道洞身左右测量线间距约40米，纵坡设置为人字坡，坡度为+2%/-0.5%。洞身平面设置大半径S曲线，曲线半径分别为8020米和7980米。二郎山隧道采用三区段送排式通风，通风分段长度为3680米+5320米+4406米。雅安端右线斜井长2246米、坡度为+12.96%，左线斜井长2305米、坡度为+12.49%；泸定端送风斜井长1716米、坡度为+10.56%，排风斜井长1734米、坡度为+11.09%。隧道内设置了2处长度为120米的交通转换通道，左右两侧各加宽1个3.5米车道，将隧道分为3段，交通转换通道采用2车道断面“八”字形布设。

二郎山隧道内设有自备电源等机电设施。

2019年11月20日起，二郎山隧道开始收费。收费标准为：一类车0.73元/千米，二类车1.46元/千米，三类车2.19元/千米，四类车2.92元/千米，五类车3.65元/千米；货车基本费率为0.12元/吨·千米。

二郎山隧道在建设过程中面临以下技术难题：

为了克服各种难题，在二郎山隧道的施工过程中，施工人员采用了多种方案：

截至2022年12月，依托二郎山隧道开展的课题研究获中国公路学会特等奖；此外，二郎山隧道还获得国家优质工程奖、省部级科技进步奖7项，省部级勘察设计奖5项，形成专利20项、专著5部。

2021年12月6日，二郎山隧道工程获2020至2021年度国家优质工程奖。

2022年1月，二郎山隧道工程获2021年度“四川土木工程李冰奖”；2月，二郎山隧道工程被列为2018年度公路水运建设“平安工程”冠名项目；11月15日，二郎山隧道工程获2022年度中国公路学会“隧道与地下空间工程创新奖”特等奖；12月，二郎山隧道工程入选“2022中国新时代100大建筑”。

2023年4月，二郎山隧道工程获第二十届第一批中国土木工程詹天佑奖。

二郎山隧道的洞门设计以中国古典建筑形式为主，并兼有藏族建筑风韵。洞门以两个对称的融入藏族元素的“汉阙”及其连接体部组成。二个阙体具有“汉藏”之意蕴，也体现了中国传统的对称均衡布局，中部连接体部象征汉藏民族血脉相连与民族大团结的寓意，传递了民族团结的“两路”精神。

二郎山隧道洞门的两端镌刻上了“青山绿水长，曲折在二郎”、“峰回路转处，流连好风光”、“沟壑纵横间，峭壁立绿墙”的对联。此外，二郎山隧道在雅安端洞门处还设置了“筑路先锋”的雕塑：两位拿镐、扛大锤的解放军战士和三位分别拿着图纸、测量仪、风钻的修路人，代表着修建国道318线老二郎山隧道和雅康高速新二郎山隧道的两代建设者，也象征着“两路”精神的传承。

二郎山隧道内，8万个LED矩阵灯点亮隧道顶部，红叶、蓝天、星空图案交替出现，让人犹如进入时空隧道。尤其是巨幅五星红旗图案的LED灯光矩阵，给往来驾乘人员带来了极大的震撼，让爱国主义精神和“两路”精神深入人心。

二郎山隧道景观带洞顶刷上了有机硅，形成“天然幕布”，由洞壁安装的60台投影仪投射出向日葵画面。道路两侧还插有很多仿生树——红色的枫叶、金黄的银杏。隧道洞顶画面平时以“蓝天白云”为主，在节假日更换成其他相关主题。

雅康高速二郎山特长隧道的打通，使二郎山天堑即将变通途，使雅康高速公路建设项目向着建成投运的目标迈进了一大步。（《雅安日报》 评）

雅康高速公路二郎山隧道，作为川藏线上承前启后的咽喉路段，建成后将避开新沟至G318线二郎山隧道的长大纵坡和暗冰路段，可保障雅安至泸定常年通车，并且缩短近2/3行程。对于构建川藏“经济走廊”，促进甘孜乃至西藏地区的开放与开发，具有十分重要的政治、经济、文化意义。（天全县交通运输局 评）