Có tuyến quốc lộ 3, tuyến quốc lộ 2, một số tuyến tỉnh lộ, tuyến đường sắt Hà Nội - Thái Nguyên, đường cao tốc Hà Nội – Thái Nguyên, đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai và đường cao tốc Nội Bài - Hạ Long - Móng Cái (quốc lộ 18) đi qua. Ở đây có sân bay quốc tế Nội Bài nằm ở phía tây nam quốc lộ 3.

Các dự án đường sắt đô thị Hà Nội đi qua địa bàn huyện (dự kiến) là các tuyến số 2 (Nội Bài - Thượng Đình), tuyến số 6 (Nội Bài - Ngọc Hồi).

Các tuyến xe buýt đi qua địa bàn huyện gồm có các tuyến: 07, 15, 17, 56A, 56B, 58, 64, 68, 86, 90, 93, 95, 109, CNG04

• 07: Cầu Giấy - Sân bay Nội Bài đi qua cao tốc Thăng Long - Nội Bài.
• 15: Bến xe Gia Lâm - Phố Nỉ (TTTM Bình An) đi qua quốc lộ 3.
• 17: Long Biên - Sân bay Nội Bài đi qua quốc lộ 3, quốc lộ 2, đường Võ Nguyên Giáp.
• 56A: Nam Thăng Long - Núi Đôi đi qua cao tốc Thăng Long - Nội Bài, quốc lộ 2, đường tỉnh lộ 131, KCN Nội Bài, thị trấn Sóc Sơn, Núi Đôi.
• 56B: Học viện Phật giáo Việt Nam - Xuân Giang - Bắc Phú - Học viện Phật giáo Việt Nam đi qua tỉnh lộ 131, tỉnh lộ 296.
• 58: Yên Phụ - Thạch Đà (Mê Linh) đi cao tốc Thăng Long - Nội Bài, quốc lộ 2
• 64: Bến xe Mỹ Đình - Phố Nỉ (TTTM Bình An) đi qua KCN Bắc Thăng Long, cao tốc Thăng Long - Nội Bài, quốc lộ 2, tỉnh lộ 35, quốc lộ 3.
• 68: Hà Đông - Sân bay Nội Bài đi qua đường Võ Nguyên Giáp, cầu Nhật Tân.
• 86: Ga Hà Nội - Sân bay Nội Bài đi qua đường Võ Nguyên Giáp, cầu Nhật Tân.
• 90: Kim Mã - Sân bay Nội Bài đi qua đường Võ Nguyên Giáp, cầu Nhật Tân.
• 93: Nam Thăng Long - Bắc Sơn đi qua cao tốc Thăng Long - Nội Bài, quốc lộ 2.
• 95: Nam Thăng Long - Xuân Hòa đi qua cao tốc Thăng Long - Nội Bài, quốc lộ 2.
• 109: Bến xe Mỹ Đình - Sân bay Nội Bài đi qua cao tốc Thăng Long - Nội Bài
• CNG04: Kim Lũ - Nam Thăng Long đi qua đê Lương Phúc, tỉnh lộ 16, quốc lộ 3.