日没後にはライトアップが行われるが、2005年10月1日に首都高速道路公団が株式会社化される記念として、9月30日の日没から翌日の日の出までの間、一夜限りの「レインボーブリッジ虹色ライトアップ」が行われた。これは過去2000年と2001年の2回しか実施されておらず貴重なものであったが、民営化以降は2005年のクリスマスや2006年の年明けなど、しばしば行われている。2010年は12月3日から翌年1月3日までの1ヶ月間実施された。また、2013年8月24日から2013年9月1日までの日没から深夜0時の間にレインボーブリッジ開通20周年記念で虹色の特別ライトアップが実施されたほか、2013年9月2日から9月7日までの間は「オリンピック東京招致祈願ライトアップ」が、2013年9月8日から2013年9月16日までの間は「2020東京招致決定記念ライトアップ」が行われている。また、10月1日の「ピンクリボン運動」のピンク色特別ライトアップや11月14日の「世界糖尿病デー」の青色特別ライトアップなどの特別ライトアップが行われることがある。