在中国桥梁史乃至世界桥梁史上具有重要意义，是20世纪60年代中国经济建设的重要成就，中国桥梁建设的重要里程碑，有“争气桥”之称。
南京长江大桥是双层桥，上层为公路桥，长4589米，车行道宽15米，可容4辆大型汽车并行，两侧各有2米多宽的人行道，连通104国道、312国道等跨江公路，是沟通南京江北新区与江南主城的要道之一。
下层为双轨复线铁路桥宽14米、全长6772米，连接津浦铁路与沪宁铁路干线，是国家南北交通要津和命脉。
大桥由正桥和引桥两部分组成，正桥9墩10跨，长1576米，最大跨度160米。通航净空宽度120米，桥下通航净空高度为设计最高通航水位以上24米，可通过5000吨级海轮。
公路正桥两边的人行道旁设150对白玉兰花形的路灯，造型与北京长安街路灯完全一致。
南京长江大桥的复式桥头堡，具有鲜明的时代特色。大桥正桥南北两端各设大桥头堡一对、小桥头堡一对。
大堡塔楼高70米、宽11米，米黄色，分立于大桥两侧，大堡高高凸出公路桥面，顶端为高5米、长8米的钢制“三面红旗”，呈飞跃前进状。桥头堡建成后，“三面红旗”的特色风格风靡全国，被多次模仿。
堡内有电梯通往桥下的公园、铁路桥（不对外开放）、公路桥和堡顶的平台。
小堡位于大堡向引桥方向68.7米处，结构、外型、颜色与大堡类似，仅体量略小。小堡凸出公路桥面的部分为5米高的灰色“工农兵学商”混凝土群像。
在桥头堡桥面以下部分，大堡侧面写有“全世界人民大团结万岁”、“全国各族人民的大团结万岁”，小堡侧面写有“人民，只有人民，才是创造世界历史的动力”等红色大幅标语。
公路正桥两边的护栏上嵌着202幅铸铁浮雕，包括100块向日葵镂空浮雕、96块风景浮雕和6块国徽浮雕。风景浮雕中共有20幅不重复的浮雕，以描绘中国山河风貌和歌颂当时社会主义中国的成就为主题。
从华北、东北、西北、华东、华南、西南等地区选择最有代表性的建筑物和产业，包括北京火车站、大寨大队、鞍山钢铁公司、大庆油田、抚顺煤矿、内蒙古大草原、沙漠驼铃、上海万吨级轮船、新安江水电站、海岛女民兵、海南岛椰林风光、青藏铁路、成昆铁路等。
浮雕的创作受到人民英雄纪念碑浮雕和北京十大建筑雕塑的影响，综合了欧洲雕
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