2004年3月16日，杭州湾跨海大桥工程进入全面开工建设阶段。7月9日，南航道桥沉放第一节钢护筒。8月28日，第一个预制墩身开始浇筑。10月10日，第一个预制墩身安装到位。11月17日，北航道桥主墩桩基开始施工。

2005年6月1日，第一片70米预制梁、宽15.8米，重2200吨，由“小天鹅号”运架船架设到位。7月25日海中平台310根钢管桩沉桩完毕。7月28日，第一片50米预制箱梁、宽15.8米，重1430吨，采用“梁上运梁”的架设工艺安装到位。

2006年2月3日，杭州湾跨海大桥主桥完成最后一根钢管桩沉放到位。4月10日，海中平台沉放第一根钢管桩。8月2日，南航道桥完成承台浇筑。9月30日，最后第474个预制墩身浇筑完成。10月18日，最后第474个预制墩身安装完毕。11月16日，完成了共404片50米预制箱梁架设。12月27日，北航道桥完成最后一根灌注桩施工。

2007年1月8日，南岸引桥工程完工。1月10日，南航道桥架设第一段钢箱梁。1月26日，南航道桥主塔封顶。2月6日，北航道桥首段钢箱梁吊装到位。2月7日，北航道桥主塔封顶。3月27日，杭州湾跨海大桥完成最后一根钻孔灌注在海中平台匝道桥桩的施工建设工程。5月21日，“天一号”运架船将第540片70米预制梁架设完毕。5月26日，北岸引桥工程完工。6月11日，南航道桥最后一段钢箱梁架设到位，南航道桥顺利合龙。6月13日，北航道桥主桥最后一段钢箱梁吊装到位，北航道桥顺利合龙。6月26日，杭州湾跨海大桥完成全桥段合龙工程，全线贯通。

2008年5月1日，杭州湾跨海大桥通车运营。

2010年12月29日，杭州湾跨海大桥配套工程海中平台“海天一洲”运营使用。

2011年7月16日至17日，交通运输部组织国内17位桥梁专家对杭州湾跨海大桥进行竣工验收。通过一系列系统检查，杭州湾跨海大桥顺利通过验收，这为杭州湾跨海大桥工程建设画上了圆满的句号。

2019年初，杭州湾跨海大桥启动智慧化提升改造工程。

2022年9月，杭州湾跨海大桥实现智慧化改造，建成国内首座“数字孪生”跨海大桥。

杭州湾跨海大桥位于中国浙江省杭州湾之上，北起嘉兴市海盐郑家埭村的海盐枢纽，上跨杭州湾海域，南至宁波市慈溪水路湾的庵东枢纽立交。海上平台“海天一洲”位于杭州湾大桥中部，南航道以南1.7千米处；途经该桥的线路为沈海高速公路（国家高速G15）。

杭州湾跨海大桥分别由海中平台、南北航道孔桥、水中区引桥、滩涂区引桥、陆地区引桥，各座桥塔及各立交匝道组成，全桥路段呈西北至东南方向布置。

南、北通航孔桥是杭州湾跨海大桥的两个设计重点，为使杭州湾跨海大桥具有较强的景观性，从符号关系、构成关系、体量关系及综合类比等四个方面进行深入比较，从而得出最终结果：北通航孔桥采用钻石型双塔的组合方式；南通航孔桥采用A型单塔的组合方式。

通航孔桥的设计主题为“金三角”，杭州湾跨海大桥的建成，将使上、杭、宁三地成为长江三角洲的经济中心，而杭州湾跨海大桥本身将成为杭州湾三角洲网络的“金边”，形成具有本土特色的“金三角”文化区；南北通航孔桥的组合方式较理想地结合了“金三角”的文化涵义，达到了桥型与桥位区地理环境的协调、与当地历史文化的吻合，并满足了工程经济技术指标的具体要求。

杭州湾跨海大桥大桥总体平面为S形曲线，由北航道桥、南航道桥、引桥及海中平台组成；南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，具有起伏跌宕的立面形状。

杭州湾跨海大桥线路全长36千米，其中桥梁总长35.7千米，其中，北航道桥采用（70+160+448+160+70）米跨径布置，南航道桥采用（100+160+318）米跨径布置；海中平台总面积为1.2万平方米，其中平台房建筑面积为36617平方米，共6层；观光塔总建筑面积为5100平方米，共16层，建筑高度为145.6米。

杭州湾跨海大桥海中平台“海天一洲”外观整体造型“大鹏擎珠”，寓意杭州湾地区的发展能如大鹏展翅，越飞越高；分观光平台和观光塔两部分，观光平台提供餐饮、住宿、休闲、娱乐、观光、购物等综合性特色服务；观光塔可让旅客可以站在制高点俯视大桥的气势恢宏，杭州湾的波澜壮阔。

杭州湾跨海大桥南岸、北岸服务区引进了房车营地、汽车充电站、全自动洗车机、星级公共卫生间等特色服务，提供WIFI网络服务、微波炉加热服务等诸多免费服务，为来往车辆提供了便利的条件。

截至2017年4月，杭州湾跨海大桥全桥路段装设有区间测速、及视频监控等电子设备，对违规的行驶车辆进行抓拍记录。

杭州湾跨海大桥采用了智能单灯照明控制系统，该系统满足了大桥照明的需求，实现了节能降耗的目的，延长光源、电器的寿命，给运行维护提供了极大的便利，取得了良好的社会效益和经济效益。

截至2015年5月20日，杭州湾跨海大桥收费标准为：一类车80元每车次；二类车160元每车次；三类车240元每车次；四类车280元每车次；五类车320元每车次。

中国内地特殊法定节假日期间，小型客车经杭州湾跨海大桥不收取任何费用，全路段免费通行。

杭州湾跨海大桥位于杭州湾海域，遇到恶劣天气将实施交通管制，或对全桥路段封道，限制车辆通行。

截至2016年10月，杭州湾跨海大桥日均车流量3万余辆。

2016年10月27日上午10:58分，杭州湾跨海大桥通行量达到1亿车次。

截至2023年5月1日，杭州湾跨海大桥安全运营15周年，累计通行各类车辆超2亿辆。5月1日，大桥单日最高车流量达125698辆，刷新单日最高纪录，创大桥开通运营15年来新高。

2024年5月1日，当天全天通行量141894辆，刷新了通车16年以来的单日最高车流纪录。

截至2024年5月1日，自2008年5月1日运营以来，已经累计通行车辆超2.2亿辆。

大桥建设者们获得了250多项技术革新，取得了以9大核心技术为代表的自主创新成果，有6项关键技术达到国际领先水平，5项创新成果填补了世界建桥史的空白。这些科技创新直接为工程节约资金10亿元，为中国桥梁史积累了一笔宝贵的财富。

杭州湾跨海大桥在施工建设过程中，主要运用到的技术有：

1、GPS全天候运行测量控制技术；

2、大直径超长钢管桩成套技术；

3、大型预制构件成套技术；

4、海洋环境混凝土结构耐久性研究及对策；

5、灾害天气对大桥行车安全的影响及对策。

杭州湾跨海大桥在施工建设过程中，主要的建设难题及特点：

1、桥距工程量大。杭州湾跨海大桥全长36公里，主要工程实物量如混凝土耗用245万立方米，相当于再造8个国家大剧院，用钢量达到钢材82万吨，相当于再造7个北京鸟巢（国家体育场），工程的总投资约138亿元人民币，是中国内有史以来投资额最大的桥梁。

2、建设条件复杂。杭州湾是世界三大强潮海湾之一，受水文、气象、地质等环境的影响大，主要表现为：风力大、潮差大、潮流急、冲刷深、腐蚀强、滩涂宽及浅层气，建设条件较为复杂，一年的有效工作日在180天左右。

3、科技含量高。复杂的建设条件对杭州湾大桥建设带来了种种困难和技术难题，如海洋环境下的结构耐久性、强潮急流条件下的架梁，宽滩涂下的主梁运架等，都需要通过技术创新来解决，因此，科技含量极高。

4、管理难度大。海上施工船舶多、作业点多、工程战线长；杭州湾跨海大桥跨宁波、嘉兴两地，海域管理各占一半，距离远，两地地方政策、施救力量调配等方面存在一定的难度；需要自行筹措100多亿的建设资金；面临缺少跨海桥梁建设技术规范、施工设备、管理经验等难题。

杭州湾跨海大桥的技术创新为：

1、总体设计方案立足于“工厂化、大型化和机械化”的设计理念和“施工方案决定设计方案”的原则，最大限度地减少了海上作业，充分利用了当代桥梁建设的先进技术手段，开创了跨海大桥建设的新模式，启动了我国跨海桥梁新材料、新工艺、新设备的研制和开发。

2、创建连续运行的GPS工程参考站系统和过渡曲面拟合法，解决了中线贯通前海上工程测量问题。建立了适应海域长距离大范围的独立工程坐标系，考虑了地球曲率等对坐标系的影响，提高了施工放样精度。

3、建立了超长、超大和变壁厚钢管桩整桩制造自动化生产线；采用以高性能熔结环氧涂层为主和辅以阴极保护的新型防腐体系；采用大船、大锤和船载GPS系统的总对策，依靠先进和强大的装备，成功解决了强潮海域中钢管桩沉桩、施工安全和生产效率问题。

4、采用新型混凝土、温控技术和低应力张拉新工艺，基本解决了整孔预制箱梁早期开裂和耐久性问题。研制了吊重2500吨和吊重3000吨两条中心起吊运架一体吊船，解决了强潮海域箱梁运输、架设问题。

5、研制了技术先进、功能匹配的1600吨轮胎式搬运机、桁架结构提梁龙门吊、轮胎式运梁车、宽巷架桥机等施工设备，形成了箱梁预制、场内运输、提升上桥、梁上运输、架设一体化的施工工艺系统。

6、从整体结构的角度，对跨海大桥混凝土结构耐久性进行了系统的研究，制定了耐久性设计、施工、质量监测评定与运营阶段维护的整套技术文件，并建立了耐久性长期监测系统。

2007年5月20日，中国邮政局发行制作以“杭州湾跨海大桥”为主题的邮片，其邮片面印有杭州湾大桥的北航道桥图片，共计发行2300张。

2009年6月18日，中国邮政局发行《杭州湾跨海大桥》特种邮票，共1套2枚，所印的图案分别为大桥雄姿和海中平台，面值均为1.20元，规格为50×30毫米。

杭州湾跨海大桥在岸边设立桥景柱，不仅刻有“杭州湾跨海大桥”七个大字，还刻有浙江省文化浮雕，以此展现杭州湾跨海大桥的风采。

杭州湾跨海大桥建成后，缩短了宁波、舟山与杭州湾北岸城市的距离，节约了运输时间，降低了交通运输成本，减少了交通事故，提高了交通运输效率，从而形成了杭州湾跨海大桥的通道效益；同时，该桥改变了周边区域的交通网络布局，促进了区域交通运输一体化，完善了周边区域的物流网络，对公路、港口、航空、铁路等都带来不同程度的影响。（《宁波日报》 评）

这座由我国自行设计建造的大桥，促进了长三角城市群区域一体化进程，也为港珠澳大桥等后起之作输出了宝贵的经验。（《中国日报》评）