慈海桥设计分为两层，上层为机动车专用道路

双向6车道，中央跨度为30米，向两端逐渐变窄，最后与25米宽的道路平滑相接。在中央分离带开辟摩天轮通过口，并在开口两侧设置高护栏。下层为人行道桥，利用3条直线通道将桥面整体分为6个明快的区域，从北侧开始依次为：亲水散步区、店铺区、主路、观览车出入口、观光餐厅区、观光亲水区。这种设计，既为机动车创造了良好的通行条件，也为行人开辟了舒适的过往环境。

慈海桥经过半年多的公开征集设计方案和专家评审，最终确定由日本川口卫设计事务所设计。慈海桥摩天轮是日本著名建筑大师川口卫先生继天津博物馆、银河公园之后在津的又一力作。

根据市政府向国际招标的要求，慈海桥的设计必须具有交通、景观、旅游、商业、休闲等多种功能。建成后的慈海桥，要具有凝聚世界目光的魅力，可迅速提升海河知名度。

据介绍，正在建设中的慈海桥基本吻合上述要求，多处独特设计为世界第一或首创。另外，设计者还将大桥、观览车和商业设施融为一体，形成一种全新的空间结构，从而实现了独一无二的“轮桥合一”风格。