Theo Tổng cục Đường bộ Việt Nm (TCĐBVN), cầu Thăng Long sẽ được bóc bỏ toàn bộ phần bê tông nhựa và lớp chống thấm cũ. Toàn bộ bề mặt cầu sẽ được thay thế bằng lớp vật liệu mới có chiều dày tương đương và phải đảm bảo yêu cầu là chịu tác dụng của tải trọng xe, bảo vệ bản thép chống lại tác động oxy hóa và tạo ma sát chống trượt cho lớp bê tông nhựa bên trên. Mục tiêu đầu tư xây dựng là sửa chữa lớp phủ mặt cầu Thăng Long ở phạm vi tầng 2 trên các giàn nhịp thép.
Dự án sẽ chia làm 2 giai đoạn là thi công thử nghiệm và thi công đại trà. Giai đoạn thử nghiệm nhằm theo dõi hoạt động của lớp phủ mặt cầu trong điều kiện tải trọng thực tế. Thời gian dự kiến khoảng 6 tháng. Trong thời gian này, cầu Thăng Long sẽ được lựa chọn loại thiết kế hỗn hợp nhựa sử dụng cho công tác sửa chữa với các vật liệu địa phương trong điều kiện khí hậu ở Hà Nội; xác nhận loại hỗn hợp nhựa lựa chọn và từng phương pháp thi công liên quan tới độ đàn hồi, độ dính bám, khả năng phòng nước và kháng lún.
Cầu Thăng Long thường xuyên bị hư hỏng.
Giai đoạn thứ 2 là tiến hành sửa chữa mặt cầu Thăng Long. Tiến trình này sẽ bắt đầu được triển khai thực hiện khi thi công xong cầu Nhật Tân và cầu Vĩnh Thịnh để điều tiết giao thông qua 2 cầy cầu này. Theo kế hoạch thì sẽ huy động thêm cả cầu dành cho xe thô sơ ở tầng 1 của cầu Thăng Long và lắp đặt thêm cầu phao. Ngành giao thông sẽ đóng tầng 2 cầu Thăng Long để phục vụ việc thi công sửa chữa mặt cầu và giám sát chặt chẽ chất lượng trong quá trình thi công. Dự kiến thời gian thi công từ 3,5 đến 4 tháng.
Tổng mức đầu tư của Dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long do Tổng cục Đường bộ đề xuất Bộ GTVT phê duyệt là 313 tỷ đồng, từ vốn vay Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA), thời gian thực hiện đến năm 2016.
Các tiêu chuẩn, quy chuẩn chính liên quan đến thiết kế, thi công và nghiệm thu cầu đường, các yêu cầu vật liệu, phương pháp thí nghiệm trong Dự án sửa chữa triệt để mặt cầu Thăng Long được áp dụng của Việt Nam, Mỹ và Nhật Bản.
