海湾大桥由东西两部分组成，分别连接耶尔巴布埃纳岛的东西岸和旧金山市和奥克兰市（耶尔巴布埃纳岛在当地又称芳草岛，是一个天然露出底层岛屿，坐落在旧金山湾湾口中央）。西桥是一座由四座索塔组成的悬索桥，拥有六个桥跨，连接芳草岛和旧金山市。旧金山市的林孔高地（Rincon Hill）顶部充当西桥的锚碇，同时也是海湾大桥西桥到旧金山的着陆点，通过三条小桁架桥与市区路段相连接。在芳草岛和奥克兰市之间的东桥则是一座悬臂桥，由两座桥塔、五个桁架结构桥面、和一条14节的桁架公路组成。海湾大桥在芳草岛上的部分由四段组成：紧接在西桥悬索锚碇的东面的，是一段98米长的混凝土高架桥，然后连接一段160米长、穿过芳草岛中心岩质山丘的隧道，之后是另一段241米的混凝土高架桥，最后通过一条长356.5米的弯曲的钢桁架高架桥连接到东桥桥面。
