卢沟桥全长267米，宽7.6米，有桥墩10座，共11孔，整个桥体都是石结构，关键部位均有银锭铁榫连接，是华北最长的古代石桥。
特别是桥墩造法颇有特色，墩下面呈船形，迎水面砌作分水尖，外形像一个尖尖的船头，可以抗击流水的冲击。出水一面砌成流线型，形似船尾，可以减少水流对桥孔的压力。
卢沟桥的整体结构也独具特色，桥身全用坚固的花岗岩建成，其拱券的跨径与桥墩的距离一致，由桥的两端逐渐像桥中心增大。桥面中央比东西两端略高，坡势平缓，适宜通行。桥拱上采用框式纵连式砌拱法，使整个桥拱组成一个紧密的整体。
中心桥孔及两侧刻有吸水兽，具有压制洪水、防洪泛滥的寓意。在桥墩、拱券等关键部位，以及石与石之间，都用银锭锁连接，以互相拉联固牢。桥的两端拼板尽头，东边雕着伏地的石狮，西边雕有垂首的石象，用头顶住了最后的石栏杆，形态古朴，象征着大桥固若金汤，坚实无比。
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