本曲以其优美的旋律、严密的结构和生动的音乐形象受到人们的喜爱，是小提琴乐库中重要文献之一。作品共分为三个乐章。第一乐章：不太快的快板。第二乐章：颇似小快板的小行板。第三乐章 不太快的快板。
第一乐章
第一乐章不太快的快板将绚丽多姿、丰富优美的乐思有机地编织在奏鸣曲式中。圣-桑舍弃了古典协奏曲第一乐章的双呈示部结构，以典型的浪漫主义笔法开始——在简短的引子渲染出的富有戏剧性的氛围中，独奏小提琴以低沉、浑厚的音色直接呈示出第一主题，这个由八小节组成的旋律有着鲜明的轮廓、坚实的节奏和充沛的激情，这一切也构成了这个乐章的特征，因为第一主题在整个乐章中起着重要的支配作用。出现在E大调上的甜美的第二主题则主要是为第一主题的戏剧性提供对比和缓解，虽然这一主题本身有着难以言传的美，表达出亲切、细腻的情感，在有些人听来，它同门德尔松笔下的某些动人旋律有着异曲同工之妙。不过，圣-桑斯的这部小提琴协奏曲有着任何其他作品无法取代的特色和魅力，在独奏小提琴的深情歌唱与乐队富有表情的协奏中，处处洋溢着浓郁的诗意，闪烁着宛如印象派绘画的那种千变万化的光彩。这在第二乐章近乎小快板的小行板中体现得更加强烈。
第二乐章
圣-桑斯在同19世纪最伟大的小提琴演奏家和教育家之一莱奥波德·奥尔谈到这部小提琴协奏曲时，将前后两个快板乐章（即一、三乐章）比喻为山，而将中间的慢乐章比作湖。我们在聆听这一乐章时想必能感到，作曲家本人的比喻同音乐在我们内心引起的感受多么契合！这个美妙的乐章确实令人想到清澈、平静的水面，它是一首优美的船歌。作曲家以精湛的手法，在乐章开头用短短三小节极为生动地描绘出平滑如镜的水面和水天一色的景象，间或有微风掠过，水面泛起涟漪。独奏小提琴在明亮的降B大调上歌唱出婉转甘美的主题，这个令人难忘的旋律既是描摹景色、渲染氛围的优美笔触，也是人的心声的最佳写照。平缓起伏的旋律，轻轻摇曳的节奏，明朗宜人的音色，以及接在独奏乐句之后的长笛和双簧管的琵音进行，无不使这幅泛舟湖上的画面更加真切，使这首船歌更加动人。对比性的中部转到F大调上，音乐中增加了一些激动和紧张的因素，但这不过是天空中飘过的几片浮云，或水面上刮过的一阵轻风，在它过后，一切平静如初。将近结束时，独奏小提琴以飘渺的泛音同木管乐器共同演奏一连串琵音，令人想到波光鳞鳞的水面，而基本主题的美妙片断时隐时现，最终同晶莹的琵音消失在遥远的天际。
第三乐章
第三乐章准确的中板，庄严的，转不太快的快板，转更快的以独奏小提琴带有宣叙调性质的、情绪激昂的华彩乐句开始，乐队在这些乐句间以气势宏大的渐强和强奏来加强戏剧性和紧张感。快板部分以乐队演奏的坚定有力的节奏型开始，引出独奏小提琴充满动力感的第一主题，果断的断奏三连音和切分节奏赋予音乐以势不可挡的热情。之后是一段相对平缓的音乐，这个在此乐章中再未出现过的动机并不是真正意义上的第二主题，而只是第二主题的前奏和先声。当真正的第二主题由独奏在灿烂的D大调上呈现时，木管乐器为其提供了湍急热烈的支持，使之成为饱含激情的倾诉。在这个大致基于奏鸣曲式的自由而丰富的乐章中，当我们期待展开部出现时，却听到了一个完全由新的素材构成的插部，由乐队弦乐先行呈示的悠长舒缓的歌唱线条充满朦胧、怅惘的抒情美。独奏接过了这一旋律，并同音色纤细、空灵的乐队进行着凄婉的对话。乐章开头的华彩乐句再度出现，引出简洁的再现部，继而在抒情插部的有力再现中达到高潮，先前那个柔美的抒情旋律一变而为辉煌的赞歌，在铜管乐器克制的陈述中蕴藏着巨大的威力。之后音乐的速度加快，独奏与乐队交相呼应地以第二主题的旋律素材发展起新的高潮，以此结束全曲。
