杭州湾跨海大桥是由工程师王仁贵担任总设计师，由中交公路规划设计院和中铁大桥勘测设计院、交通部第三航务工程勘察设计院联合体共同设计。

王仁贵，中交公路规划设计院有限公司教授级高级工程师， 从事特大桥梁工程的勘察设计和技术管理工作，2011年12月28日，出任东南大学交通学院桥梁系兼职教授。先后参加了黄石大桥设计，负责完成了江阴大桥锚碇、重庆黄花园大桥主桥上部设计；主持完成了杭州湾跨海大桥总设计师、宁波青林湾大桥勘察设计等；并主持香港9号干线昂船洲大桥详细工可研究和珠海至香港伶仃洋大桥工可研究。2011年3月，王仁贵主编的《杭州湾跨海大桥技术创新与应用》获第二届中国出版政府奖图书奖。曾荣获国家级奖项7项、省部级奖项10多项。

杭州湾跨海大桥在设计时重视了景观设计概念，借助西湖苏堤的美学理念，兼顾杭州湾水文环境的特点，将大桥的整体设计成S型，宛如长虹卧波。