Les dimensions de ce pont canal sont de 275 m de long et de 48 m de hauteur. Il s'élève sur trois niveaux d’arches. Le premier niveau compte 6 arches en plein cintre, de portées légèrement différentes. La plus grande arche est située au-dessus du lit principal de la rivière et fait 24,50 m de diamètre. En cas de cru, le Gardon peut traverser toutes les arches de ce niveau. Le second niveau reproduit le plan du premier, mais ajoute 5 autres arches aux extrémités. On en compte donc onze au total. Le troisième niveau est totalement différent. Moins haut que les autres, il réunissait une série de 47 petites arches de 4,80 m de portée. Il n’en subsiste plus aujourd’hui que 35, les autres ayant été démolies à une époque indéterminée, probablement par des carriers en quête de matériaux.

C’est au sommet de ce troisième niveau que passe le specus, le canal de l’aqueduc. Il a une section rectangulaire et fait 1,80 m de haut pour 1,20 de largeur. La pente est de 0,4%, ce qui donne un dénivelé de 1,1 m sur les 275 m de longueur. La couverture est assurée par de gros linteaux de pierre qui forment un toit plat. L’intérieur du canal est recouvert d’un enduit d’étanchéité à la chaux, masquée par l'imposante couche de tartre s'étant déposée tout au long des cinq siècles d’utilisation de l’ouvrage.
Le pont du Gard n’a pas été conçu pour la traversée de piétons ou de chariots. Il a toutefois été utilisé comme tel pendant de nombreux siècles. Les piles du deuxième niveau d’arches ont été progressivement rognées pour élargir le passage, initialement très étroit. Ces aménagements menacèrent la stabilité de l’édifice et amenèrent, au XVIIIe siècle, au doublement du premier niveau d’arches pour établir une vraie route. Des travaux de consolidation ont été réalisés à la même période.

L’appareillage de l’édifice est dit « monumental » et est constitué de gros blocs de calcaires réguliers extraits à proximité. Les assises font autour de 50 cm de hauteur, ce qui implique une manutention complexe, de tels blocs étant impossibles à porter par un homme seul. Ces pierres étaient solidarisés par des tenons en chêne et non par du mortier. De fait, l’édifice tient maintenant sous son propre poids. On voit encore de grosses pierres en saillie tout le long des 1er et 2ème niveaux d’arches. Elles correspondent sans doute à des points d’appuis pour les échafaudages et grues nécessaires au chantier.

Le mode de construction du pont du Gard, avec ses pierres énormes et ses trois niveaux d’arches, est plutôt rare pour un édifice utilitaire. Cette construction luxueuse peut se justifier par la nécessité de résister aux crus violentes du Gardon. Mais on peut tout de même s’interroger sur la volonté ostentatoire de ses concepteurs, sans qu'il soit possible de trancher. La beauté de ce monument l’a sans doute protégé, car tous les autres ouvrages de l’aqueduc ont été plus ou moins débités en pierres à bâtir.