Là thành phố thủ đô và có vị trí ở khu vực trung tâm của miền Bắc, bên cạnh con sông Hồng, giao thông từ Hà Nội đến các tỉnh khác của Việt Nam tương đối thuận tiện, bao gồm cả đường không, đường bộ, đường thủy và đường sắt. Giao thông đường không, ngoài sân bay quốc tế Nội Bài cách trung tâm khoảng 35 km, thành phố còn có sân bay Gia Lâm ở phía Đông, thuộc quận Long Biên, từng là sân bay chính của Hà Nội những năm 1970, hiện sân bay Gia Lâm chỉ phục vụ cho các chuyến bay dịch vụ của trực thăng, gồm cả dịch vụ du lịch. Bên cạnh đó là sân bay Bạch Mai thuộc quận Thanh Xuân được xây dựng từ năm 1919 và có thời gian đóng vai trò như một sân bay quân sự.[96] Ngoài ra, Hà Nội còn có sân bay quân sự Hòa Lạc tại huyện Thạch Thất, sân bay quân sự Miếu Môn tại huyện Chương Mỹ. Hà Nội là đầu mối giao thông của năm tuyến đường sắt trong nước và một tuyến liên vận sang Bắc Kinh, Trung Quốc, đi nhiều nước châu Âu, một tuyến quốc tế sang Côn Minh, Trung Quốc. Các bến xe Phía Nam, Gia Lâm, Nước Ngầm, Giáp Bát, Yên Nghĩa, Mỹ Đình là nơi các xe chở khách liên tỉnh tỏa đi khắp đất nước theo các Quốc lộ 1A xuyên Bắc – Nam và rẽ Quốc lộ 21 đi Nam Định, Quốc lộ 2 đến Hà Giang, Quốc lộ 3 đến Bắc Kạn, Cao Bằng, Thái Nguyên; Quốc lộ 5 đi Hải Phòng, Quốc lộ 17 đi Quảng Ninh, Quốc lộ 6 và Quốc lộ 32 đi các tỉnh Tây Bắc.

Ngoài ra, Hà Nội còn có các nhiều tuyến đường cao tốc trên địa bàn như Đại lộ Thăng Long, Pháp Vân-Cầu Giẽ, ngoài ra các tuyến cao tốc Hà Nội – Lạng Sơn, Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Lào Cai, Hà Nội – Thái Nguyên, Hà Nội – Hòa Bình cũng đang trong quá trình xây dựng. Về giao thông đường thủy, Hà Nội cũng là đầu mối giao thông quan trọng với bến Phà Đen đi Hưng Yên, Nam Định, Thái Bình, Việt Trì và bến Hàm Tử Quan đi Phả Lại.Trong nội ô, các con phố của Hà Nội thường xuyên ùn tắc do cơ sở hạ tầng đô thị còn thấp kém, lượng phương tiện tham gia giao thông quá lớn – đặc biệt là xe máy –, và ý thức chưa tốt của các cư dân thành phố.[97] Lại thêm khâu xử lý vi phạm giao thông của cảnh sát giao thông hiện nay chưa nghiêm, việc quản lý nhà nước và tổ chức giao thông còn nhiều bất cập, luôn thay đổi tùy tiện.[97][98] Giáo sư Seymour Papert – nhà khoa học máy tính từ Viện Công nghệ Massachusetts bị tai nạn ở Hà Nội vào cuối năm 2006 – đã miêu tả giao thông của thành phố như một ví dụ minh họa cho giả thuyết về "hành vi hợp trội", phương thức mà các đám đông, tuân theo các nguyên tắc đơn giản và không cần sự lãnh đạo, tạo ra các vận động và hệ thống phức tạp.[99] Trên những đường phố Hà Nội, vỉa hè thường bị chiếm dụng khiến người đi bộ phải đi xuống lòng đường. Trong những năm gần đây, Hà Nội chỉ phát triển thêm 5 tới 10 km đường mỗi năm.[100] Nhiều trục đường của thành phố thiết kế chưa khoa học, không đồng bộ và hệ thống đèn giao thông ở một vài điểm cũng thiếu hợp lý. Thêm nữa, hiện tượng ngập úng mỗi khi mưa lớn cũng gây khó khăn cho người tham gia giao thông. Trong thập niên 2000, hệ thống xe buýt – loại hình phương tiện giao thông công cộng duy nhất – của thành phố có phát triển mạnh, nhưng phần đông người dân vẫn sử dụng các phương tiện cá nhân, chủ yếu là xe máy.

Theo quy hoạch giao thông Hà Nội được Thủ tướng chính phủ Nguyễn Tấn Dũng phê duyệt năm 2008, chi phí cho phần phát triển đường bộ lên tới 100.000 tỷ đồng. Ba tuyến đường vành đai, 30 tuyến đường trục chính cùng nhiều tuyến phố sẽ được xây dựng mới hoặc cải tạo lại.[100] Bộ trưởng Bộ Giao thông Vận tải Hồ Nghĩa Dũng dự báo tới năm 2015, thành phố Hà Nội sẽ hết tình trạng ùn tắc giao thông.[101] Cho đến cuối năm 2011, Hà Nội hiện có 7.365 km đường giao thông, trong đó 20% là trục đường chính, 7 trục hướng tâm và 3 tuyến vành đai, cũng như đang quản lý hơn 4,3 triệu phương tiện giao thông các loại, trong đó riêng xe máy chiếm gần 4 triệu. Trong 11 tháng đầu năm 2011, trên địa bàn Hà Nội đã xảy ra 533 vụ tai nạn giao thông đường bộ, đường sắt làm 531 người chết và 144 người bị thương.