中交公路規劃設計研究院副院長孟凡超親自帶領項目設計師團隊，到橋梁工程勘察項目部查看代表性鉆孔的芯樣，聽取全橋址地質情況介紹。設計師表示，對於還沒有烤好的橋梁基礎設計，在樁型和樁長的設計上要聽取勘測專家的意見。
大沽河通道橋
大沽河水道大橋主塔為獨塔，塔高149米，是海灣大橋上最高的塔。航道橋建成後，主塔將成為大沽河航道橋的主要標誌，大沽河航道橋也將成為海灣大橋的標誌性建築。大沽河航道橋鋼箱梁施工項目由CCCC第二公局承建，是青島海灣大橋的難點和關鍵控制性工程。施工組織難度大，技術瓶頸多，施工安全風險高。經過三次專家會議，結合實際情況充分論證，最終確定鋼箱梁安裝順序，先從主塔依次吊裝青島側鋼箱梁，再從主塔依次吊裝黃島側鋼箱梁。
大沽河航道橋是海灣大橋三大通航孔橋之壹，也是全橋的重點和關鍵控制性標誌工程。航道橋采用“雙側鋼箱梁+橫向連接箱”結構，由22種55根鋼箱梁拼裝焊接而成。每根標準梁長12米，寬47米，高3.6米，其中最大的梁段重量超過1000噸，在國內跨海大橋上首次使用。其中，主塔柱采用國內先進的液壓自爬式模板施工技術，采用高壓混凝土泵壹級混凝土泵送方案為塔柱澆築混凝土，建成後將成為我市標誌性建築。
紅島海上立交
紅島海上立交是中國第壹個海上立交。跨主線60米滑模澆築箱梁位於B匝道，350米小半徑60米大跨度曲面滑模施工設計技術為國內之最。同時，海灣大橋紅島立交大橋也采用了國內跨度最大、半徑最小的弧形滑模澆築箱梁。澆築工作歷時15小時，共澆築混凝土520.54立方米。橋面是距離水面最高、曲率最大、施工難度最大的路段，代表了我國海上橋梁建設的最先進水平。因為海上施工難度大，海灣大橋建設指揮部專門設計了移動滑模，這也是世界首創，並獲得多項專利。
膠州連接線
青島海灣大橋原設計有黃島、李滄、紅島三個港口。膠州提出了建設海灣大橋膠州連接線的方案，得到了青島市政府的肯定和支持。膠州連接線采用紅島立交樣式，在海灣大橋大沽河水道橋西側建設壹座Y型立交，西接膠州灣工業新區，長約2630米，其中橋梁長2600米，路基長300米，寬23.5米。連接線為雙向四車道。按城市壹級道路，地震基本烈度，設防標準ⅵ度設計，設計洪水頻率為300年壹遇。匝道長5.3公裏，單向兩車道，寬10米，均為橋梁結構，工程造價估算7.64億元。膠州接線工程建成後，膠州至青島主城區距離將縮短至23公裏，15分鐘車程，全面融入青島“半小時經濟圈”。
城市布線
海灣大橋城市接線工程延續海灣大橋橋面寬度，設計采用雙向八車道。該接線工程也是青島第壹條八車道的城市快速路。青島海灣大橋城市接線工程由市政工程設計研究院設計，設計理念先進，不僅能有效提升整體道路通行能力，建成後還將為青島增加壹條8000米的景觀新幹線。
海灣大橋城市配線工程是青島海灣大橋的主要疏解道路。早在2006年，該市就對布線工程進行了認真研究。壹期工程起於青島海灣大橋，沿李村河、張村河，止於海爾路，全長7.6公裏。城市布線工程沿李村河北岸延伸至張村河。在保證高速公路標準的同時，避免沿河重復穿越，減少橋墩對河道泄洪的影響。海灣大橋連接工程經過李滄、四方、市北、嶗山。作為島城“三縱四橫”高速公路網中的重要“壹橫”，它將承載交通大動脈的功能。
城市布線交換
在橋梁布線工程中，規劃設計單位設計了* * * *沿線四座立交橋，分別為劉思路立交橋、重慶路立交橋、黑龍江路立交橋、海爾路立交橋。設計方表示，立交橋的選擇充分考慮了相交道路的功能定位。在交通分析的基礎上，針對不同的交通節點采用不同的立交橋形式。
劉思路立交設計為兩層半菱形立交形式。在充分利用勝利橋現狀的基礎上，跨越鄭州路和劉思中支路，保證了兩條主線直線方向的暢通。
重慶路立交位於兩條高速公路的交匯處。設計采用五層全向立交樞紐立交，兩條主線通過定向匝道連接，充分保證了立交的整體交通功能。
黑龍江路與海爾路立交距離約1.7 km。立交節點設計與北側海爾路至萬年泉路現有立交相結合，實現功能互補，降低立交高度。