于二零零二年九月举行的第叁次内地与香港大型基础设施协作会议，有关各方同意共同展开有关香港与珠江西岸交通联繫的研究。
国家发展和改革委员会与香港特区政府于二零零叁年一月共同委託综合运输研究所进行有关研究。
香港与珠江西岸交通联系研究于二零零叁年七月完成。报告指出香港与珠江西岸的交通联繫薄弱，陆路运输必须经过虎门大桥，增加了运输时间和成本。报告认为，港珠澳大桥将大大缩短两地的行车距离和时间，达至多项宏观社会经济效益，包括：
(a) 推动珠江叁角洲西岸地区社会经济发展；
(b) 巩固香港国际航运、航空中心地位；
(c) 促进地区旅游业发展；及
(d) 完善地区交通网络。
于二零零叁年八月，国务院同意粤、港、澳叁地政府成立港珠澳大桥前期工作协调小组（协调小组），全面开展有关港珠澳大桥建设方案的前期工作。协调小组由粤、港、澳叁地政府各派叁名代表组成。港方的代表为运输及房屋局局长、政制及内地事务局副秘书长及路政署署长。运输及房屋局局长是协调小组的召集人。
二零零四年二月，协调小组委聘中交公路规划设计院(公规院)为港珠澳大桥进行工程可行性研究。研究的范围包括水文、环境、景观、海事、船舶防撞方案、交通、风速评估及财务可行性。为确保可行性研究既符合中央政府有关立项的规定，又能为叁地政府各自进行的研究提供足够的资料，协调小组在广州设立协调小组办公室，以监察公规院的研究并且统筹交换资料的工作。
二零零五年四月，国家发展和改革委员会在珠海召开了港珠澳大桥桥位技术方案论证会，来自内地、香港特别行政区和澳门特别行政区的专家就大桥各个走线方案进行了充分的评审和论证。论证会专家组推荐采用北线桥隧方案。有关意见已得到协调小组的认同。
于二零零六年八月举行的粤港合作联席会议第九次会议，三地政府均赞同采用「三地三检」口岸模式。三地政府已委托公规院开展有关的研究。
于二零零八年二月二十八日在广州召开的港珠澳大桥前期工作协调小组第八次会议，三方同意属地政府各自建造及营运其境内的口岸及连接线。按目前工程方案，港珠澳大桥的主桥将会是一条三线双程分隔车道，全长约29.6公里，采用桥隧结合方案，包括一条长约6.7公里的海底隧道，设计行车速度每小时100公里。主桥从西端珠海拱北对开的人工岛伸展至东端近粤港分界线的海底隧道东人工岛，跨越伶仃西航道、铜鼓航道、青洲航道、九洲航道、江海直达轮航道等主要航道。
在「三地三检」模式下，香港特区政府将自行负责在香港境内兴建香港的口岸。我们已展开香港口岸的勘测及初步设计工作，以决定香港口岸的选址、总体布置、土地需求和影响。
香港特区政府亦已就大桥香港连接线开展勘测及初步设计研究，以决定其首选定线，与及评估项目对交通、环境等方面的影响。
从合成照片所见，港珠澳大桥香港连接线并不会触及大屿山任何土地，而会以高架桥跨越在石湾和沙螺湾之间的岬角。按目前方案，香港方连接道路长约12.4公里。
中央政府已在二零零七年一月九日宣布港珠澳大桥专责小组的成立，以加速推动大桥项目的进展。专责小组由国家发展和改革委员会牵头，成员为国家交通部、国务院港澳事务办公室以及粤、港、澳三地政府的代表。专责小组已于二零零七年一月九日举行首次会议。
通过粤、港、澳三地政府的努力和合作，港珠澳大桥前期工作协调小组在二零零八年二月二十八日召开的协调小组第八次会议上就工程方案、投融资建议实施方案及下一步工作达成共识。粤港澳三地在二零零八年八月就大桥的融资达成进一步的共识；三地除了会按早前的共识各自承担其境内的口岸及连接线的建设外，更进一步同意共同承担大桥主体的建设。有关详情见下列新闻公报。
