經過4年的艱苦探索，從構思到設計，從試驗到技術方案，從施工組織到質量管理，從技術到安全，湛江海灣大橋取得了豐碩的成果，實現了“1國際第壹、2國內第壹、5廣東第壹”等壹系列研究成果。
世界上沒有5萬噸級主航道旁邊有橋墩的大橋，湛江海灣大橋是第壹座。
2002年，大橋主墩柔性消能防撞設施研究被列為省交通廳重大科技項目。經過4年多的攻關，大橋工程無法抵禦5萬噸及以上船舶碰撞的世界性難題得以解決，造價從原來預計的5000多萬元降低到2000萬元左右，成為世界第壹。
過去斜拉橋的拉索都是固定在鋼箱梁上的。湛江海灣大橋在國內首次采用錨板技術創新。拉索通過錨板直接焊接在橋面上，結構簡單，便於換索維修。此外，在國內首次對錨板結構進行了完整的靜載和疲勞試驗，驗證了結構的可靠性，具有較高的推廣價值。
橋梁的“健康狀況”關系到交通安全。以前健康監測系統壹般是建成後安裝在橋外，很多數據無法測量。湛江海灣大橋在廣東是第壹次，在國內也是第壹次實現健康系統與橋梁同步設計安裝，跟蹤觀測結構健康狀態，使橋梁成為安全橋梁。
該橋在廣東首次采用環氧瀝青鋪裝，首次研制50米連續梁移動模架造橋機進行施工。首次采用平行鍍鋅鋼絲繩，主塔與鋼箱梁之間安裝國際先進的抗震支座。
創新使湛江海灣大橋能夠抵禦5萬噸級以上船舶、12級以上臺風和8級地震的沖擊。壹系列研究成果促進了國內外橋梁施工技術的發展。