Это 17-пролетное сооружение с разводным пролётом посередине, причем, только пять пролетов общей длиной 198 м расположены над рекой (из них два — в пределах опор разводного пролета). Два пролета проходят над набережными и десять (в виде двух эстакад) скрыты в пандусах. Благодаря подъездным пандусам, Кантемировский мост стоит на втором месте по длине среди разводных мостов города, уступая лишь мосту Александра Невского.

Разводной пролет однокрылый раскрывающейся системы с неподвижной осью вращения, с жестко прикрепленными противовесами. Размер разводного пролета в свету— 43 метра. Пролетное строение в поперечном сечении состоит из четырех цельносварных главных балок. Мост разводится посредством гидравлического привода. Пульт управления расположен в левобережной опоре разводного пролета. Разводка осуществляется по заявке, поданной за двое суток.

Постоянные пролеты перекрыты двухпролетными неразрезными преднапряженными металлическими балками переменной высоты. В поперечном сечении двутавровые балки объединены поперечными балками и ортотропной плитой.

Промежуточные опоры облегченные железобетонные на свайном основании, облицованы гранитом. Опоры эстакадной части облегченные железобетонные на свайном основании без облицовки.

Перильное ограждение выполнено по типу Тучкова моста. Оно состоит из металлических стержней квадратного сечения, которые создают необычную объемную картину, не встречавшуюся ранее в практике мостостроения. Автор решетки архитектор П.А. Арешев.

На въезде установлены массивные прямоугольные тумбы, по верхней кромке которых размещена металлическая лента-доска с названием моста. С четырех сторон устоев сооружены гранитные лестничные спуски с гранитным парапетом.