Cầu Thủ Thiêm có tính biểu tượng về mặt văn hóa nên việc chiếu sáng mỹ thuật phải đạt được mục tiêu thể hiện tính mỹ thuật và nghệ thuật của công trình. Cho nên có thể nói chiếu sáng mỹ thuật Cầu Thủ Thiêm mang tính văn hóa.

Trên cơ sở các yêu cầu đã được phân tích trên, theo chỉ đạo của Ủy ban Nhân dân Thành phố, Chiếu sáng Mỹ thuật Cầu Thủ Thiêm được giao kế hoạch đầu tư xây dựng nhằm thoả mãn các mục tiêu sau:

Mục tiêu sử dụng:
Làm cho người ta dễ dàng nhận diện cây cầu trong không gian. 
Xác lập đẳng cấp và tổ chức bằng ánh sáng sự nhận diện một công trình nghệ thuật. 
Khẳng định những sự khác biệt về không gian. 
Tạo ra các mối liên kết, các đường dẫn thị giác. 
Cải thiện cảm giác về an ninh và đảm bảo sự song hành của người đi bộ và xe cộ.
Mục tiêu hình ảnh:
Xây dựng một hình ảnh ban đêm cho công trình.Khẳng định một bản sắc ban đêm độc đáo và riêng biệt.Nâng cao giá trị của tài sản công cộng mới này của Việt Nam. 
Quản lý tác động của hệ thống chiếu sáng của cây cầu đối với hình ảnh ban ngày của thành phố Hồ Chí Minh.
Mục tiêu kịch bản: 
Dàn xếp cảnh quan ban đêm của TPHCM. 
Tạo tiết tấu cho sự nhận biết thành phố. 
Làm xuất hiện mạnh mẽ yếu tố đầy ý nghĩa này của cơ cấu đô thị. 
Đảm bảo sự mạch lạc và liên tục của các không gian được xử lý. 
Đưa vào khái niệm về thời hiệu bằng ánh sáng động.
Mục tiêu ngân sách: 
Tối ưu hoá các nguồn lực ánh sáng, giảm thiểu chi phí đầu tư.

Trên các cơ sở đó, Phương án thiết kế được sử dụng :
Làm xuất hiện toàn bộ công trình, với tất cả các thành phần đặc trưng của nó, giữa trời và nước trong một lớp áo lung linh, huyền ảo, đa dạng. Cả cây cầu sẽ được biến màu đồng bộ để tạo cảm giác về sự năng động của một vùng đô thị mới.Với hệ thống các trụ đỡ tròn và các trụ chữ V làm nền tảng, với vị trí mang tầm quan trọng lớn của Cầu Thủ Thiêm, hệ thống chiếu sáng mỹ thuật phải thể hiện phần hồn của hệ thống bêtông dầm cầu, nâng cao vẻ đẹp của toàn cây cầu nhằm thể hiện nét hiện đại mang tính văn hóa độc đáo cho thành phố.Ánh sáng của dạ cầu và các trụ đỡ được tính toán hài hòa để làm nền cho ánh sáng giao thông phía trên mặt cầu, tạo thành một thể thống nhất mang bản sắc độc đáo cho Cầu Thủ Thiêm.Nhằm đề cao tầm quan trọng của tiện nghi thị giác và tránh nhiễu sáng, sử dụng các bóng đèn thế hệ mới (LED) có hiệu suất cao, điều khiển linh hoạt (điện tử tự động, có thể đồng bộ hóa bằng vi tính) và tiết kiệm năng lượng.Về điều khiển, sẽ sử dụng thiết bị điều khiển có thể lập chương trình cho hệ thống hoạt động theo 3 kịch bản: kịch bản có công suất thấp nhất, công suất trung bình và công suất tối da. Kịch bản 3 cho công suất tối đa có 3 chế độ chiếu sáng : chế độ thường, chế độ cuối tuần và chế độ trình diễn.

Giải pháp kỹ thuật:

Để thể hiện được ý tưởng thiết kế trên thì giải pháp kỹ thuật được áp dụng là lắp đặt đèn dưới dạ cầu và sử dụng đúng loại đèn pha để pha vào điểm nhấn là dọc dạ cầu. Các đèn pha tròn được gắn trên trụ tròn và trụ chữ V. Sử dụng ánh sáng đổi màu theo phương thức Đỏ-Lục-Lam (RGB) dùng cho nguồn sáng LED, với các bộ điều khiển điện tử DMX, có kết hợp truyền dẫn tín hiệu điều khiển qua sợi quang học. Hệ thống này sẽ cho phép đồng bộ hóa màu sắc của cả công trình trên diện rộng một cách linh hoạt.
Về vị trí gắn: chọn phương án gắn càng cao càng tốt và chiếu theo hướng từ trên xuống. Lý do chủ yếu là để giảm thiểu nguy cơ bị tháo gỡ/ phá phách, tránh tình trạng nước dâng ngập đèn và không đi cáp điện xuống sát mép nước gây nguy hiểm cho người tiếp cận. Phương án chiếu từ dưới lên có thể hấp dẫn hơn về mỹ thuật nhưng lại không đảm bảo các tiêu chí an toàn.
Về phạm vi thiết kế chiếu sáng mỹ thuật: chiếu sáng hai bên của toàn bộ chiều dài dạ cầu tương ứng với nhịp cầu chính. Riêng phần chiếu sáng hai bên dạ cầu thuộc nhánh dẫn N1 tính từ trụ N1-T8 kéo dài khoảng 400m về phía quận Bình Thạnh phần này sẽ thi công vào giai đoạn 2. Giới hạn gắn đèn là nơi tiếp giáp giữa dạ cầu và tường chắn. Chiếu sáng toàn bộ các trụ đỡ tròn và 2 trụ chữ V của cầu.

Về hiệu ứng ánh sáng: do phần được chiếu sáng mỹ thuật nằm ở các vị trí khuất sáng (dạ cầu, trụ, mố cầu) so với đèn chiếu sáng giao thông nên sẽ rất ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng của hệ thống này. Hiệu ứng ánh sáng được điều khiển thông qua 3 kịch bản:
Kịch bản 1 : CÔNG SUẤT THẤP NHẤT chỉ chiếu sáng các trụ chữ V và trụ tròn.
Kịch bản 2 : CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH chiếu sáng toàn bộ 2 bên dạ cầu.
Kịch bản 3 : CÔNG SUẤT TỐI ĐA chiếu sáng toàn bộ cây cầu. Kịch bản này được chiếu sáng theo 3 chế độ như sau:
*. CHẾ ĐỘ THƯỜNG cho đêm thường, từ 18:00h đến 22:00h. Cả cây cầu được chiếu sáng và đổi màu dần dần cùng lúc.
*. CHẾ ĐỘ CUỐI TUẦN cho các buổi tối thứ Bảy và Chủ Nhật, từ 18:00h đến 22:00h. Cả cây cầu được chiếu sáng và cho đổi màu, nhưng theo hai phần riêng biệt: dạ cầu và các trụ cầu.
*. CHẾ ĐỘ TRÌNH DIỄN cho các buổi lễ hội, từ 18:00h đến 22:00h. Chiếu sáng theo kiểu từng mảng màu đuổi nhau từ bên này sang bên kia sông.
* Thời gian chuyển màu, số lượng và loại màu sẽ được xác định theo chủ đầu tư.
* Các kịch bản nêu trên có thể được điều chỉnh bằng cách lập trình lại từ máy tính. Nhà cung cấp sẽ hướng dẫn cho đơn vị lắp đặt, quản lý cách vận hành và điều khiển đổi màu.