为了保证高速列车的平稳性和安全性，高速铁路桥必须具备足够的纵向、横向、竖向和扭转刚度，关键设计参数包括梁体基频限值、徐变变形、挠跨比、梁端转角、基础沉降量及桥墩纵向线刚度等。

高速铁路桥梁可分为高架桥、跨谷桥和跨河桥，以预应力混凝土桥梁为主，结构型式包括简支梁、连续梁、刚构、拱结构等，截面形式多为双线整孔箱形截面，小跨度桥梁也可采用多片T形梁等。高架桥跨度多在40米以下、墩高多为3～10米。

日本和西班牙高速铁路桥大量采用混凝土T形梁，法国以连续梁为主，德国、意大利、韩国大量采用简支箱梁。主要施工方法包括顶推法、膺架法和移动模架法。

中国高速铁路桥梁占线路总长的比例较高，并以采用标准设计的混凝土简支梁桥为主，主要采用跨度24米、32米和40米预制后张法预应力混凝土简支箱梁，施工方法主要采用沿线设制梁场集中预制、运梁车沿线路运输、架桥机架设。预制箱梁按设计速度分为250千米/时和350千米/时，桥上轨道形式分为有砟轨道和无砟轨道，桥墩结构型式包括圆端型空心墩和双柱式桥墩等。常用跨度桥还包括跨度32米＋48米＋32米、40米＋56米＋40米、40米＋64米＋40米、40米＋72米＋40米、48米＋80米＋48米、60米＋100米＋60米等采用标准化设计的预应力混凝土连续箱梁。

中国高速铁路有代表性的桥梁有：世界上最重的高铁桥梁——南京大胜关长江大桥，中国首个高铁斜拉桥——武汉天兴洲长江大桥，世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥——沪苏通长江大桥，世界上最高的高铁桥梁——沪昆高铁北盘江大桥，世界上首座高铁悬索桥——五峰山大桥等。