Thành phố đầu tư xây dựng cầu Vĩnh Tuy giai đoạn 2 theo quy hoạch nhằm hoàn thiện toàn bộ đường Vành đai 2 của Thủ đô; tăng cường khả năng lưu thông giữa hai bên bờ sông Hồng, đáp ứng nhu cầu vận tải ngày một tăng nhanh giữa trung tâm thành phố với khu vực phía bắc và đông bắc thành phố; tạo tiền đề cho việc hình thành chuỗi đô thị phía bắc Thủ đô; từng bước hoàn thiện hệ thống hạ tầng giao thông của Thủ đô theo quy hoạch.
Theo báo cáo nghiên cứu khả thi, cầu Vĩnh Tuy giai đoạn 2 được xây dựng về phía hạ lưu song song cầu giai đoạn 1, tim cầu giai đoạn 2 nằm song song và cách tim cầu giai đoạn 1 về phía hạ lưu sông Hồng 21,25m với hình dáng tương tự cầu giai đoạn 1.
Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng bê-tông cốt thép và bê-tông cốt thép dự ứng lực. Tổng chiều dài cầu và đường dẫn khoảng 3.473m (61 nhịp). Điểm đầu tại Km0+840 (giao với đường Nguyễn Khoái và đường Minh Khai), điểm cuối Km4+312,62 (giao với đường Long Biên - Thạch Bàn, đường cổ Linh). Mặt cắt ngang cầu 19,25m (4 làn xe). Chiều cao tĩnh không 11m.
Các công trình phụ trợ khác của dự án còn có: Đường công vụ, mô nhô, cầu phao, bãi tập kết vật liệu, bãi thi công dầm super T, trạm trộn, đường dây, trạm biên áp...; thảm lại và tổ chức giao thông của cầu Vĩnh Tuy giai đoạn 1 để phù hợp công tác tổ chức giao thông sau khi hoàn thành toàn bộ cầu Vĩnh Tuy cả hai giai đoạn.
Tổng mức đầu tư xây dựng là hơn 2.500 tỷ đồng, nguồn vốn từ ngân sách thành phố. Thời gian thực hiện dự án từ năm 2020 đến năm 2022. Đây là dự án nhóm A, thành phố giao Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông TP Hà Nội làm chủ đầu tư.
