打浦路隧道埋设于第四纪冲积层形成的淤泥质粘土和粉沙土地层中，其底部最大埋深在地面以下34米左右，水底段最小覆土深度为7米。两端洞口外均设有长约100米的栅式光过渡段。沿线设有竖井6座，作为施工时拼装、拆卸盾构以及隧道运营时的通风、照明、通信、给排水等的设备井之用。
1965年11月，上海市隧道设计院工程师巢品生带领设计人员针对隧道沿线地质条件，根据以往试验研究经验，提出江中段用闭胸挤压、两岸边段用网格开挖的两用盾构，并相应提出网格进土、转盘提升和刮板运输机出土一条龙出土方案。 盾构施工中，克服盾构旋转、盾构后退、轴线控制、盾尾密封、盾构进出洞和流砂威胁等困难。
打浦路隧道是中国国内外第一条封交大修的盾构法越江隧道，其中摸索出了一套围绕隧道防水堵漏和结构耐久性处理的工艺。
打浦路隧道是中国国内第一条采用盾构法施工的越江公路隧道，当时采用的是外径10米的盾构掘进建造，为上海以后的越江隧道建设奠定了技术和施工工艺上的基础。
打浦路隧道江中段圆形隧道不附加气压盾构全闭胸施工法、矩形隧道连续沉井施工法、装配式钢筋混凝土管片和长隧道等量通风试验研究等4项科研成果，获得1978年全国科学大会奖。
