虎门二桥起点在广州市南沙区东涌镇，与南环高速公路对接，沿线跨越珠江大沙水道、江鸥岛、坭洲水道，穿越东莞市沙田镇，终点与广深沿江高速公路连接，并预留东延穿越厚街镇、大岭山至寮步镇出口。
桥位上游距珠江黄埔大桥约20km，下游距虎门大桥约10km。本项目工程总长度12.891km，采用八车道高速公路技术标准，设计速度100公里/小时，全线均为桥梁，全线有两座跨江特大桥梁，主跨分别为1200米、1688米，共设置东涌、骝东、海鸥岛和沙田四处互通立交。大桥建成后，将成为连接珠江东西两岸的世界级桥梁，东莞到番禺的交通距离至少拉近10公里。
