Thành phố là đầu mối giao thông cửa ngõ của vùng Bắc Trung Bộ và vùng đồng bằng Sông Hồng, có hệ thống giao thông đối ngoại thuận lợi:

• Quốc lộ 1A chạy qua trung tâm thành phố với tổng chiều dài khoảng 11 km;
• Quốc lộ 12B dài 7,1 km từ Cồn Nổi qua Tam Điệp đi Nho Quan - Hòa Bình;
• Quốc lộ 21B từ Thịnh Long vượt sông Đáy qua Kim Sơn đến Tam Điệp;
• Đường cao tốc Bắc Nam đoạn Mai Sơn - Quốc lộ 45 đi qua Tam Điệp;
• Tuyến đường sắt Bắc - Nam với tổng chiều dài khoảng 11 km và có 2 nhà ga để vận chuyển hàng hóa là ga Ghềnh và ga Đồng Giao.