Theo chủ đầu tư là Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông tỉnh Thừa Thiên-Huế, dự án cầu Nguyễn Hoàng có tổng mức đầu tư hơn 2.281 tỉ đồng. Trong đó giai đoạn 1 hơn 1.855 tỉ đồng, từ nguồn vốn ngân sách Trung ương và địa phương (ngân sách Trung ương 800 tỉ đồng còn lại là ngân sách địa phương) thời gian thực hiện 4 năm.

Quy mô dự án hoàn chỉnh, gồm 2 hạng mục chính là xây dựng cầu vượt sông Hương (điểm đầu thiết kế cầu tại khu vực nút giao đường Kim Long - Nguyễn Phúc Nguyên - Nguyễn Hoàng; điểm cuối tại khu vực nút giao đường Bùi Thị Xuân) và hạng mục đường Nguyễn Hoàng (nhánh đường vào cầu vượt phía bờ bắc sông Hương, chiều dài tuyến khoảng 1,08 km).

Ngoài ra, trên tuyến của hạng mục đường Nguyễn Hoàng sẽ xây dựng mới 1 cầu An Ninh Hạ vượt sông Bạch Yến với khẩu độ tĩnh 45m, bề rộng cầu 43m, bằng kết cấu bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực.

Dự án cầu Nguyễn Hoàng có chiều dài khoảng 380m, rộng 43m (bằng bề rộng đường Nguyễn Hoàng và đường Vành đai 3), với các làn xe ô tô và mô tô cùng các dải an toàn trên mỗi hướng xe chạy; làn đi bộ rộng 3m được bố trí khác mức ở cả hai bên cầu. Trên mặt bằng, các lề bộ hành được rẽ nhánh xuống công viên hai bên bờ sông bằng 4 cầu nhánh cong. Cầu được thiết kế hiện đại nhưng mang nét cổ kính, hài hòa với không gian đô thị và nét đặc trưng của cố đô Huế. Vòm thép gồm 5 nhịp dầm, kết cấu bằng bê tông cốt thép và thép. Cầu có khổ thông thuyền sông cấp 3, khả năng thông thuyền đảm bảo tối thiểu (rộng 30m, chiều cao 6m).

Phương án kiến trúc cầu Nguyễn Hoàng được lựa chọn để lập dự án đầu tư đã đạt giải nhất tại cuộc thi thiết kế kiến trúc cầu vượt sông Hương của Liên danh Công ty TNHH WSP Phần Lan và Công ty cổ phần Tư vấn kỹ thuật E&R (trụ sở tại quận Nam Từ Liêm, Hà Nội).