截至2016年6月，南京地区公路过江通道已有6条（南京长江大桥、南京长江二桥、南京长江三桥、南京长江四桥、南京长江隧道、南京扬子江隧道），但作为唯一一条免费的过江通道，南京长江大桥的车流量一直处于超负荷状态。南京长江大桥的设计流量为日均1万辆，但近几年，每天均保持7万辆以上车流量。
常年超负荷运转，加上风雨侵蚀和材料老化，南京长江大桥一直修补不断，最近10年，长江大桥陆续集中维修了12次。虽然修补一直没停，但旧疤新伤不断，大桥仍然“千疮百孔”。
南京长江大桥是双孔双曲拱桥，虽然美观但目前出现在这个部位的病害最为突出。需要对桥梁结构进行调整，减轻对梁体的压力。按照现在的车流量增速，如果超重大货车上桥，会压塌大桥。
本次维修改造将保持桥身原有设计风貌，重点消除桥梁结构安全隐患，有效改善耐久性能。南京长江大桥维修改造工程起自大桥北路，止于大桥南路匝道口，包括北引桥、北岸桥头建筑、公路正桥、南岸桥头建筑、南引桥和分岔落地回龙桥，全长约5165米。本次维修的主要建设内容包括公路正桥结构维修及面板改造、引桥维修改造、桥头建筑修缮以及交通安全设施等附属工程维修改造。工程期间不仅将对桥面进行大修，还在维持原貌的前提下，对大桥标志性建筑南北桥头堡进行翻新修缮，大桥的灯光亮化也将同步改造。
公路桥：维修的重点方向是改变原有结构、减轻自重、重新铺装消除路面病害。公路桥的行车道板和人行道均由混凝土材料改成钢结构，这样可以在增加桥面刚性的同时，减少路面材料的铺装厚度，达到减轻自重的目的。虽然桥面改成钢结构，但行人和车辆走在桥面上不会感觉出来，因为上面还会铺装沥青混凝土，具体路感会和二桥、三桥差不多。桥面连接部的伸缩装置都会更换，今后在行车至接缝位置时，车辆的抛跳感会显著降低。
引桥：此前一直被认为是造成长江大桥交通流量无法提高的双曲拱，无论是拱顶填料还是拱自身的结构都将会更换、加固。
支撑：目前大桥是两个桥墩，上面都是T形梁结构，却是两个独立的简单支架，彻底维修后这两个独立的T形梁将被连接起来，更好地分担公路桥面负重。同时，支撑用的钢座也会更换为内部为多层钢外层橡胶包裹的支座，增加必要的弹性。
2015年8月31日，南京市交通运输管理局官网挂出的《南京长江大桥公路桥维修改造工程项目开展社会稳定风险分析公示》显示，南京长江大桥公路桥维修改造工程总投资约9亿元，总工期预计2.5年。除回龙桥不在此次维修加固之列外，北岸引桥、正桥和南岸引桥均要彻底维修。工程预计从2016年10月起实施，工期预计约为27个月。
维修时间长的原因是，公路桥面维修时必须维护好下层京沪铁路的安全运营，连一颗小石子都不能掉下来。所以无论怎么优化方案，总的工期都比较长。根据批复方案，先要在公路桥面和京沪铁路之间，搭设一层棚架进行防护，在搭棚架时还要保证正常运营。利用铁路上下行的间隙时间施工，大概每天把每个时间段加起来也只有两三个小时，每一次只有几十分钟的作业时间，光搭防护棚架就要花近一年时间。铁路部门将在搭设棚架的过程中，适当调整列车运营时间，提供更多施工时间。
