Thị xã có đường quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam chạy qua, có ga Bồng Sơn và ga Tam Quan trên tuyến.

Một số tuyến đường khác trên địa bàn thị xã Hoài Nhơn:

• Tỉnh lộ 629 từ trung tâm thị xã đến huyện An Lão.
• Tỉnh lộ 630 từ cầu Dợi đến huyện Hoài Ân.
• Tỉnh lộ 639 chạy ven biển Quy Nhơn - Hoài Nhơn.
• Tỉnh lộ 638 đường phía tây tỉnh Chương Hòa - An Nhơn (ĐT639B cũ).

Có 2 tuyến xe buýt:

• T12 Quy Nhơn - Hoài Nhơn (Tam Quan).
• T13 Hoài Nhơn (Bồng Sơn) - An Lão.