เนื่องจากสายทางด่วนเฉลิมมหานคร สายดาวคะนอง-ท่าเรือ ส่วนหนึ่งจะต้องข้ามแม่น้ำเจ้าพระยา ที่บริเวณวัดไทร ซึ่งเป็นบริเวณที่แม่น้ำมีขนาดค่อนข้างกว้าง (ประมาณ 500 เมตร) และสองฝั่งแม่น้ำจะมีโกดังเก็บสินค้า ช่วงกลางแม่น้ำจะเป็นทุ่นจอดเรือเดินทะเลขนาดใหญ่รับ-ส่ง สินค้า ซึ่งกรมเจ้าท่าได้กำหนดว่าถ้าจะสร้าง สะพานข้ามแม่น้ำบริเวณดังกล่าวจะต้องมีตอม่ออยู่ในแม่น้ำลึกไม่เกิน 2.00 เมตร วัดจากระดับน้ำต่ำสุด (-1.73 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง "รทก") และ ท้องสะพานจะต้องสูงกว่าระดับสูงสุด (+2.17 "รทก") ไม่ต่ำกว่า 41.00 เมตร บริษัท Peter Fraenkel International Ing. Dr. Ing. Hellmut Homberg ซึ่งเป็นบริษัทวิศวกรที่ปรึกษา และบริษัทออกแบบ ได้ออกแบบสะพานโดยมีตัวสะพานยาว 782 เมตร มีช่วงกลาง (Main Span) ยาว 450 เมตร ตัวสะพานมีความกว้าง 31-33 เมตร มีสายเคเบิลขึงเป็นแบบระนาบเดี่ยว (Single Plane) จำนวนฝั่งละ 17 คู่ มีเสาตอม่อฝั่งละ 4 ต้น แต่ละต้นจะสูง 35-40 เมตร เสาขึงเคเบิล (Pylon) ตั้งอยู่บนตอม่อริมน้ำสูง 87 เมตร ความลาดของสะพาน (Gradient) สูงสุด 5 เปอร์เซ็นต์ และเอียงออกด้านข้าง (Grossfall) 2.5 เปอร์เซ็นต์ ท้องสะพานสูงจากระดับน้ำสูงสุด 41 เมตร ทั้งสองข้างของตัวสะพานจะมีเชิงลาด (Bridge Approaches) ยาว 650 เมตร สำหรับฝั่งพระนคร และ 630 เมตร สำหรับฝั่งธนบุรี การออกแบบเชิงลาดของสะพานเป็นรูป Double T เป็นคอนกรีตอัดแรงมีความยาวช่วงละ 50 เมตร กว้าง 15 เมตร 2 เส้นทางคู่กัน