大桥全长12.89公里，采用双向八车道高速公路标准，设计时速100公里。项目于2013年启动规划，2018年成主体工程，2019年4月2日正式通车。通车后，极大缓了珠江口东西两岸的交通压力，尤其是原虎门大桥的拥堵状况，使广州至东莞的跨江通行时间从原来的1小时缩短至15分钟。
从“虎门二桥”到“南沙大桥”的名称更迭，暗含着区域发展战略的调整。最初以“虎门”命名，源于其地处虎门港附近，延续了珠江口第一批跨江工程的命名逻辑；而正式命名“南沙”，则凸显南沙作为粤港澳大湾区地理几何中心的战略地位，强化了其对湾区交通网络的辐射作用，同时也标志着广州南沙新区从交通节点向经济增长极的转型。
作为集技术创新与工程突破于一体的超级工程，南沙大桥创造了多项世界纪录：主桥采用双塔双跨悬索桥设计，其中坭洲水道桥主跨达1688米，当时建成时位列世界前十；大桥还首次应用了新型钢桥面铺装技术，融合了多项创新工艺，为同类工程提供了技术范本。
如今，南沙大桥不仅是一条物理通道，更是粤港澳大湾区融合发展的“黄金纽带”，其通车推动了珠江口两岸产业协同、人才流动和资源共享，成为区域经济一体化的重要支撑。