Do mặt cầu Thăng Long bị hư hỏng nặng, nhiều đoạn mặt cầu bị xé rách nham nhở nên đơn vị quản lý cầu đã cắm biển báo ôtô chỉ được di chuyển với tốc độ dưới 50km/h. Cùng với đó, tại hai đầu cầu lên xuống, chủ phương tiện đều thấy các biển báo “mặt cầu không êm thuận, các phương tiện giảm tốc độ”.
Tại thời điểm kiểm tra mới đây, mặt đường bị rạn nứt khoảng 8.736 m2, hằn lún < 2,5 cm khoảng 1.290 m2, hằn lún từ 2,5-7 cm khoảng 576 m2. Vạch sơn mòn, sơn tim đường bị mặt đường trồi lún gây biến dạng, 4/8 khe co giãn cầu bị hư hỏng và đậy tạm bằng tấm thép để đảm bảo an toàn giao thông.
Tại đoạn từ cột đèn H64 đến H55 (giữa cầu), mặc dù tại một số đoạn mặt cầu bị rách đã được đơn vị duy tu thảm lại, tuy nhiên tại các vị trí vừa được thảm lại, tình trạng nứt, bong tróc lớp bê tông nhựa vẫn xảy ra.
Với các đoạn còn lại hai bên đường đều có những đoạn hằn lún vệt bánh xe kéo dài, bê tông nhựa trồi lên thành ụ và bị đẩy vào bên thành cầu.
Mặt đường bộ tầng 2 cầu Thăng Long có tổng chiều dài khoảng 3.116 m, gồm phần cầu chính dài 1.688 m, bao gồm 15 nhịp dàn thép được chia thành 5 liên, mỗi liên gồm 3 nhịp dàn thép liên tục. Bề rộng mặt cầu 20,5 m bao gồm 4 làn xe cơ giới rộng 16,5 m (mặt đường bê tông nhựa diện tích 27.852 m2), còn lại hai bên là phần đường bộ hành công vụ mỗi bên rộng 2 m.
Trước tình trạng mặt bê tông nhựa tầng 2 bị xuống cấp, năm 2009 Bộ GTVT đã lập dự án đại tu và giao cho Ban Quản lý Dự án 2 thực hiện thảm lại toàn bộ mặt cầu với tổng chi phí hơn 100 tỷ đồng. Tuy nhiên chỉ sử dụng được một thời gian, vào đầu năm 2010 đến nay mặt cầu lại xuất hiện tình trạng nứt xẻ rãnh, hư hỏng trên diện rộng.
Mặt bê tông nhựa bị nứt rách và tạo nên những ổ gà sâu và trồi cả bản thép bên dưới.
Tháng 7.2018, Bộ GTVT đã có văn bản yêu cầu Tổng cục Đường bộ Việt Nam chỉ đạo các đơn vị liên quan thường xuyên tuần tra, kiểm tra và kịp thời sửa chữa ngay các hư hỏng phần mặt cầu đường bộ trên tầng 2 cầu Thăng Long để đảm bảo an toàn. Đồng thời, Tổng cục phối hợp với Vụ Khoa học công nghệ có các giải pháp căn cơ xử lý hư hỏng phần mặt cầu đường bộ trên tầng 2 cầu Thăng Long đảm bảo chất lượng và khai thác ổn định, lâu dài.
Gần đây, qua tư vấn của một số công ty của Mỹ, Bộ GTVT đã mạnh dạn thay thế lớp dính bám cũ bằng lớp dính bám mới, thay thế bê tông nhựa bằng loại bê tông nhựa polime chất lượng cao.
Qua thử nghiệm, chất lượng mặt cầu đã tốt hơn, chưa xuất hiện sự bong bật. Trên cơ sở đó, hiện nay Bộ GTVT đang cho tiến hành sửa chữa toàn bộ mặt cầu Thăng Long theo phương pháp mới này.