1969年起，設南京長江大橋管理處對大橋進行全面管理，負責大橋建築、設備的養護維修，並承擔大橋公園管理、外事接待、旅遊服務、安全保衛等任務。大橋管理處曾先後隸屬於南京市人民政府、上海鐵路局、上海鐵路局南京鐵路分局，現受上海鐵路局和南京市雙重領導。此外，從大橋建成至今的保衛任務壹直由武警部隊負責，他們已成功預防和制止了多起大橋及其周邊的惡性事件和針對大橋的破壞行為並成功救下了多名試圖跳橋輕生的人。
1978年，南京長江大橋獲全國鐵路科技大會優秀科技成果獎及全國科學大會獎。
1985年，獲國家科學技術進步特等獎。描寫南京長江大橋的同名文章被編入中國大陸小學語文課本。
大橋通車後，列車過江能力大為提高，1999年通過列車4.5萬列、243.4萬輛，平均每日通過約60對，2011年每日平均通過約200對。大橋公路橋的通行量設計上限為每日1.2萬輛，然而由於南京的城市發展，又因為南京長江大橋是南京通過長江唯壹不收費的過江通道，橋上的車流量日益增加，2011年日均車行量約8萬輛。
由於長期超負荷使用，南京長江大橋橋體開始出現問題，自1999年起，有關部門對南京長江大橋進行了多次修補，內容包括了橋墩加固、橋面瀝青鋪設、修補坑洞等。但由於交通繁忙，需要中斷交通的維護保養難以進行。
2002年，長江大橋進行了建成30年來首次大修工程，12月11日大橋正橋更換了1號橋墩的支座。
2003年11月13日至11月25日，對大橋南、北引橋梁橋伸縮縫及部分坑窪路面維修施工。
2004年9月10日起，對大橋路面進行全面整修，這是當年的第二次維修。
2005年起，為了緩解交通壓力，南京市的交管部門開始禁止外地中小客車、過境大客車和貨車進入長江大橋，起到了壹定的效果。
2005年7月17日，耗資2100萬元、為期50天的大橋壹期維修出新工程正式啟動。工程相繼對大橋車行路面、橋梁欄桿、人行道、照明設施、橋頭堡等進行裝修、更新、亮化等系列施工。
2006年8月30日起，對大橋橋面伸縮縫進行為期22天的維修。
2007年7月17日至7月29日，對大橋公路路面坑洞進行銑刨、攤鋪施工。9月8日至9月18日、10月10日至10月31日，分兩階段對公路橋南、北坡道破損嚴重的混凝土梁梁端及橋面伸縮縫進行維修。11月7日起對橋面伸縮縫進行維修，持續10天左右。
2008年，交管部門還準備在南京長江大橋實行單雙號限行措施，但由於市民反對而擱淺。
2008年2月29日至3月16日，對大橋路面的裂縫、麻面、坑洞等全面維修。7月1日至5日，對長江大橋維修伸縮縫進行維修。7月14日至19日，對大橋橋面進行維修，12月8日，大橋正橋更換了4號橋墩的支座。
南京長江大橋所在的長江下遊幹流是全世界最繁忙的水域之壹。2010年，通過大橋水域的船舶日均達2300艘次，高峰時日通行量接近3000艘次。南京長江大橋有10個橋孔，根據長江航道管理部門規定，大橋第3、4、6、8號橋孔為通航孔（自北橋頭堡至第1號橋墩為第1孔，其余自北向南順序類推），其余橋孔為非通航孔，禁止船舶通過。通航孔設3對浮標，通航凈寬80米，通航凈高為設計最高通航水位（吳淞高程8.27米）以上24米，迎船面設橋涵標，兩側橋柱設橋柱燈。通航橋孔中，第3孔允許不足300馬力的機動船、200噸以下駁船隊上行通過，第4孔允許機動船（隊）上行通過，第6孔允許400馬力以上單船、頂推船隊下行通過，第8孔允許機動船（隊）下行通過。
2011年4月，對長江大橋公路橋路面進行維修施工。10月18日至23日，進行建成開通以來的首次全封閉檢測。
2012年5月，南京長江大橋局部維修施工。
2013年5月15日起，南京長江大橋全天禁止10座（含）以上客車通行，公交車和辦理了通行證的南京市號牌企事業單位自備通勤班車（含包車通勤車輛）除外，禁行後車輛可繞行南京長江二橋、三橋、長江隧道等過橋。
2014年10月31日夜，南京長江大橋將正式開始維修施工，工期壹個月左右。
2015年4月，對長江大橋公路部分路面進行維修。
2015年8月31日，南京市交通運輸管理局官網掛出《南京長江大橋公路橋維修改造工程項目開展社會穩定風險分析公示》，並征詢群眾意見。大橋公路橋的正橋、引橋均進行“動筋骨”大修，總工期預計兩年半。