该桥曾于元、明两代重新修缮，据史料记载：清朝康熙年间因洪水泛滥，冲毁此桥。桥的东北边的十二丈重新修筑，即今东边算起的第一、第二两孔是重修的，其余各孔则是金代的原始建筑。

桥全长212.2米，宽9.3米，计入两端桥堍总长约266.5米。全桥共有11个桥孔，各孔的跨径和高度均不相等。采用两边桥孔小、依次向中央逐渐增大的韵律设计建筑法，形成了优美的桥型。早在金代，此桥就被列为“京师八景”之一。

全桥有十个桥墩，基础为木桩基。其宽度为5.3米至7.25米不等。每个桥墩上游的迎水面上，砌成分水尖，每个尖端安装着一根边长约26厘米的锐角朝外的三角铁柱，这是为了保护桥墩，抵御洪水和冰块对桥身的撞击，人们把三角铁柱称为“斩龙剑”。在桥墩、拱券等关键部位，以及石与石之间，都用银锭锁连接，以互相拉联固牢。该桥可谓“石工鳞砌，坚固莫比”。

卢沟桥的两侧有281根望柱，石栏柱北侧有140柱，南侧有141柱，石栏柱高1.40米，两柱间距约1.8～2.0米，柱头刻着莲花座，座下为荷叶墩。望柱中间嵌有279块高85厘米的栏板，栏板内侧与桥面外侧均雕有宝瓶、云纹等图案。每根望柱上有金、元、明、清历代雕刻的数目不同的石狮，其中大部分石狮是明、清两代原物，金代的已很少，元代的也不多。神态各异，栩栩如生。明代蒋一葵在《长安客话》中言，卢沟桥左右石栏刻为狮子，“凡一百状，数之辄隐其一”、指的就是小狮或藏或露，变化万千，难以计算之故，所以自古有“卢沟桥石狮数不清”的歇后语流传。

人们游芦沟桥，除了伫立桥头，欣赏桥上美丽风光之外，总会在桥上停下脚步，抚摸、观赏石柱顶端的石狮子，数数桥上大大小小的石狮子。乍数石狮，有些小狮子背在大狮子身上，有的手抱一只、胸前一只、脚底踩一只，或蹲、或伏，或大抚小，或小抱大。石狮子神态各异，雕饰工巧，栩栩如生，生动活泼，逼真动人。

据统计：芦沟桥上的石狮共有479只之多，其中大狮子281只，小狮子198只，加上桥东栏杆上的两只大狮、华表莲座上的四只坐狮，总共为485只。再加上于桥下泥沙中发现的，总共有498只。

在桥的两端各设有华表4根，高约4.65米，无论是近看或远望，其高度与体量同桥的比例很协调。桥畔两头还各筑有一座正方形的汉白玉碑亭，每根亭柱上有盘龙纹饰雕刻。尤以桥的东端北侧御碑亭的石碑上，刻有清乾隆皇帝御笔亲题的“卢沟晓月”最为知名。桥两头的石狮、碑亭加上华表、栏杆、御碑亭、碑刻等，组成了具有民族特色的桥头建筑。

芦沟桥是一座中外闻名的古桥。十三世纪末的意大利人马可·波罗在他的游记中写道：“河上有一座美丽的桥，各处桥梁鲜有及之者……建置甚佳。老实说，它是世界上最好的、独一无二的桥”。他称赞芦沟桥为“汗八里的美丽石桥”。

芦沟桥是中国北方现存最古的大型联拱长桥。“卢沟晓月”也是著名的“燕京八景”之一。