Cầu vòm hoạt động bằng cách phân phối lực nén qua hình bán nguyệt của nó thành một lực đẩy ngang được hạn chế bởi trụ hoặc chân của nó. Cầu dài hơn thường bao gồm một loạt các vòm, vì độ cong càng lớn, căng hơn ở mặt dưới của cây cầu. Nếu vòm quá lớn, sức căng sẽ vượt qua sức mạnh tự nhiên của thiết kế hình bán nguyệt.
Mặc dù có những biến thể kiến trúc đối với cầu vòm, nhưng cấu trúc cơ bản vẫn giữ nguyên. Trước đây, cầu vòm thường được làm bằng đá, với một viên đá tảng ở giữa chịu trọng lượng lớn. Trọng lượng của cây cầu càng nặng, cấu trúc của nó càng trở nên mạnh mẽ hơn. Do trọng lượng vốn có của chúng, những cây cầu này yêu cầu nền móng cực kỳ chắc chắn. Hầu hết các cầu vòm hiện đại đều được làm bằng bê tông cốt thép.
Cầu vòm có độ bền cao. Cây cầu vòm đứng lâu đời nhất trên thế giới, Cầu Arkadiko trên đảo Peloponnese ở Hy Lạp, được xây dựng vào khoảng năm 1300 trước Công nguyên. nhưng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Nhiều cây cầu La Mã và cầu cống dẫn nước, được xây dựng theo các mái vòm phân đoạn, vẫn còn đứng vững. Các nhà xây dựng thời Trung cổ đã cải thiện nhịp và chiều cao của cầu vòm bằng cách sửa đổi độ dày của thùng vòm. Những cây cầu vòm hiện đại bao gồm Cầu Lupu ở Thượng Hải, dài hơn 1.800 feet và Cầu New River Gorge ở Tây Virginia, dài 1.700 feet.
