福岡外環状道路（一般道路）の上下線（2本のトンネル、4車線）と、福岡高速環状線（有料道路）の上下線（2本のトンネル、4車線）、合計4本のトンネル（8車線）で構成される。内側の2本は有料道路部の上下線であり、その外側に一般道路部の上下線が配置されている。全長は、一般道路部が約870m、有料道路部が約762mである。
福大トンネルの地下には、平行して共同溝（七隈トンネル）が全区間に、また福岡市地下鉄七隈線（福大前駅-梅林駅間）のトンネルが西側（梅林方）区間において、併設されている。
工法としては開削工法が用いられている。NATM工法にて建設された既設トンネル（共同溝・地下鉄）の真上に近接して開削を行わなければならないため、既設のトンネルに影響を及ぼさないように配慮がなされている。掘削土量は約40万m3、最大掘削深さは約17m、コンクリート使用量は約9.2万m3に及ぶ。
また工期を短縮する必要性から、現場合成式ボックスカルバート工法という特殊な工法が用いられている。これは、工場で製作された大型の部品（プレキャスト部材）を門型に組み立ててからコンクリートを打設する工法である。従来工法よりもコストがかかる反面、現地で型枠や足場を組み立てる必要がないため、工期の短縮が可能となる。本トンネルは福岡大学キャンパスのグラウンド等を開削して建設されているため、工事期間中は大学側等に代替グラウンド等を提供しなければならないが、工期を短縮することによって借地料を削減することができる。
