南京大胜关长江大桥主跨2×336米，连拱为世界同类桥梁最大跨度，桥上按六线布置，分别为京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线和南京地铁双线；其中京沪高速铁路设计时速达300公里，沪汉蓉铁路为I级干线，客货共线，客车设计行车时速是200公里，南京地铁行车时速是80公里。钢拱桁梁全联桁架的两端240米为平弦桁架，高16.0米，节间长度12.0米的N形桁式，竖杆与线路的纵坡垂直。两个336米的主跨为钢桁拱连续梁，拱的矢高84.2米，矢跨比约1/4，拱顶桁高12米，从拱趾到拱顶总高96.2米。平弦与拱桁间设加劲弦及变高桁相连接。铁路桥面设在平弦的下弦和拱桁的系杆上，离拱趾约28米高。三个主墩的两侧各60米范围内为4个15米节间，其余的节间长均为12米，竖杆呈竖直设置。由于桥面有竖曲线，要兼顾拱跨结构的对称性，近7#中主墩的两个节间调整到15.72米，其余节间长仍为12米。
