Đây là cây cầu bê tông cốt thép vĩnh cửu vượt sông có chiều dài lớn nhất Việt Nam từ trước đến nay với chiều dài 5,4 km (trong đó cầu dài 4,4 km và đường hai đầu cầu dài 1 km).
Điểm đầu cầu tại nút giao QL32 với tuyến tránh Sơn Tây, điểm cuối vượt qua đê tả sông Hồng khoảng 200 m và kết nối với QL2C. Việc kết nối 2 trục hướng tâm quốc lộ 32 và quốc lộ 2, cao tốc Nội Bài - Lào Cai tạo thành một hệ thống giao thông hoàn chỉnh.
Từ tháng 6/2014, cầu bắt đầu thay thế phà Vĩnh Thịnh vốn là huyết mạch giao thông chính nối Sơn Tây (Hà Nội) và Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc).
Các phương tiện dễ dàng lưu thông từ thị xã Sơn Tây (Hà Nội) hướng đi Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc) và ngược lại.
Cầu Vĩnh Thịnh được thiết kế với chiều rộng mặt cầu 16,5 m, 4 làn xe. Các làn xe đều rộng 3,5 m và bảo đảm tốc độ 80 km/h.
Việc đưa cầu vào khai thác góp phần giảm áp lực giao thông cho các quốc lộ 2, quốc lộ 3, quốc lộ 6, quốc lộ 32 khi lưu thông qua trung tâm thành phố Hà Nội đi các tỉnh phía Nam và ngược lại.