Die Talbrücke überquert die Saale-Elster-Aue im Süden von Halle. Das Bauwerk ist die längste Bahnbrücke Deutschlands. Technisch einmalig ist der in die Saale-Elster-Talbrücke integrierte Brückenabzweig, der die Gleise von und nach Halle ohne Kreuzungen über verschiedene Ebenen mit der Haupttrasse verbindet.
Der durchgehende Brückenstrang von Erfurt in Richtung Leipzig überquert den abzweigenden Streckenast nach Halle auf einer Stabbogenbrücke, bei der die Fahrbahn an einem Stahlbogen hängt. Bisher einmalig für diese Konstruktion: Auf der Brücke sind Geschwindigkeiten bis 300 Kilometern pro Stunde möglich. Bauart und Bauverfahren richteten sich nach den Forderungen des Umweltschutzes. Die gesamte Konstruktion der SaaleElster Talbrücke ähnelt deshalb mit ihrer geringen Höhe einer aufge ständerten Fahrbahn. Beim Bau wurde darauf geachtet, die einmalige Natur der Saale-Elster-Aue so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. Es gab nahezu keine ebenerdigen Baustraßen, außerdem wurde der Brückenbau in großen Abschnitten in Vor-Kopf-Bauweise durchgeführt: Gründungen, Pfeiler und der Überbau wurden von einer Arbeitsplattform von bereits hergestellten Brückenabschnitten aus gebaut.