三門江大橋選址於老三門江渡口下游約４００米處，跨江主橋長３６０米，寬４１米，為雙塔雙索麵部分斜拉橋，外觀有點像壺西大橋，但塔、索多了一組，共同將大橋的中間部分“吊”起。工程還包括東西引橋、東西立交橋的建設以及改造桂柳路，全長４．３２公里。
東引橋部分寬４０米，在大利村建立交橋落地，往東還將把通往雒容的老桂柳路“墊高”以及“裁彎取直”，直達官塘新區，避免了老桂柳路因地勢較低易被洪水淹沒的問題；西引橋寬５４米，西端建在柳東鎮的馬鹿村，與老桂柳路形成立體交叉。
柳江上的大橋已經不少，對通航和行洪均存在一定的影響。因此，三門江大橋的設計特別考慮到了這一問題，保證在紅花電站蓄水後，橋下有足夠的通航空間，千噸級船隻可順利通過。採用斜拉橋型河中僅需設２組橋墩，主跨長達１６０米，而且橋墩相對輕薄，寬僅１．２米，把對通航和行洪的影響減至最低。
