Le viaduc des Fades, à 3 travées, a été conçu sur le modèle de celui d'Eiffel à La Tardes, dans la Creuse (1884). Il est constitué d'une poutre métallique droite en triple treillis d'acier formant tablier, d'une hauteur de 11,60 m. La travée centrale a une portée de 144 m (pour une longueur totale de l'ouvrage de 470 m). Deux niveaux de circulation sont prévus : le passage des trains au niveau supérieur du tablier, et une passerelle pour les piétons au niveau inférieur, pour les travaux d'entretien du viaduc.

Ce tablier repose sur des piles en maçonnerie de 92 m de hauteur (ce qui représentait, en 1992 encore, un record mondial pour ce type de piles). Ces piles, évidées, ont reçu un parement en moellons de granite. Ainsi, le viaduc domine la rivière de la Sioule de près de 133 m, ce qui en fait le viaduc ferroviaire le plus haut de France.

A l'origine, deux culées en maçonnerie avaient été prévues de part et d'autre du tablier ; celle du côté nord ayant été endommagée par un glissement de terrain en cours de chantier, elle a été remplacée par une travée métallique.