杭州灣跨海大橋是由工程師王仁貴擔任總設計師，由中交公路規劃設計院和中鐵大橋勘測設計院、交通部第三航務工程勘察設計院聯合體共同設計。

王仁貴，中交公路規劃設計院有限公司教授級高級工程師， 從事特大橋梁工程的勘察設計和技術管理工作，2011年12月28日，出任東南大學交通學院橋梁系兼職教授。先后參加了黃石大橋設計，負責完成了江陰大橋錨碇、重慶黃花園大橋主橋上部設計；主持完成了杭州灣跨海大橋總設計師、寧波青林灣大橋勘察設計等；并主持香港9號干線昂船洲大橋詳細工可研究和珠海至香港伶仃洋大橋工可研究。2011年3月，王仁貴主編的《杭州灣跨海大橋技術創新與應用》獲第二屆中國出版政府獎圖書獎。曾榮獲國家級獎項7項、省部級獎項10多項。

杭州灣跨海大橋在設計時重視了景觀設計概念，借助西湖蘇堤的美學理念，兼顧杭州灣水文環境的特點，將大橋的整體設計成S型，宛如長虹臥波。