Hiện chưa có thống kê đầy đủ về số lượng các đường, phố ở thành phố Thái Nguyên. Nhìn chung, hạ tầng giao thông đô thị của thành phố đã và đang được đầu tư xây dựng một cách đồng bộ. Tuy nhiên trong những năm gần đây, dân số thành phố Thái Nguyên không ngừng tăng nhanh, thêm vào đó là mỗi năm thành phố phải đón nhận một lượng lớn người nhập cư là sinh viên theo học các trường Đại học, cao đẳng trên địa bàn nên đã xảy ra tình trạng tắc đường cục bộ tại một số điểm vào những giờ cao điểm như: Ngã tư Đồng Quang, đường Hoàng Văn Thụ, đường Lương Ngọc Quyến,... khiến cho bức tranh giao thông thành phố trở nên xấu đi.

Đường phố chính

Các tuyến xe buýt

Thành phố hiện có nhiều tuyến xe buýt đi tới tất cả các địa phương trong tỉnh, bao gồm:

• Tân Long - Sông Công - Phổ Yên - Phố Nỷ (Sóc Sơn, Hà Nội) - Xem lộ trình
• A Gang Thép (TPTN) - Đường Cách mạng tháng Tám - Trung tâm TPTN -Yên Lãng (Đại Từ) - Xem lộ trình
• B Gang Thép (TPTN) - Quốc lộ 3 - Đường tránh TPTN - Tân Long (TPTN)- Yên Lãng (Đại Từ) - Xem lộ trình
• Chợ Thái (TPTN)- Hồ Núi Cốc - TT Đại Từ - Ký Phú - Xem lộ trình
• Đồng Hỷ - TP Thái Nguyên - Phố Nỷ (Sóc Sơn, Hà Nội)- Xem lộ trình
• Tân Long (TPTN) - Phú Bình - Cầu Ca - Xem lộ trình
• TP Thái Nguyên - Định Hóa - Xem lộ trình
• Quyết Thắng (TPTN) - Đình Cả (Võ Nhai) - Xem lộ trình
• Bình Long - Phố Nỷ (Sóc Sơn, Hà Nội)
• TT Trại Cau (Đồng Hỷ) - Thịnh Đán (TPTN) - TP Sông Công - KCN Yên Bình (Samsung Phổ Yên) - Xem lộ trình
• Thịnh Đán (TP.Thái Nguyên) - Quân Chu (Đại Từ) [Đã ngừng hoạt động]
• Sông Công - KCN Điềm Thụy (Phú Bình) [Đã ngừng hoạt động]

Hệ thống giao thông liên vùng

Thành phố Thái Nguyên cách thủ đô Hà Nội 80 km và cách sân bay quốc tế Nội Bài 50 km. Ngoài ra thành phố còn là cửa ngõ đi các tỉnh Đông Bắc như: Cao Bằng, Bắc Kạn, Hà Giang, Tuyên Quang, Lạng Sơn.

• Đường bộ:

Thành phố Thái Nguyên là một đầu mút giao thông với 4 đường Quốc lộ và 1 tuyến cao tốc, 1 tuyến tiền cao tốc đi qua gồm: Quốc lộ 3 (đi Hà Nội về phía Nam, đi Bắc Kạn về phía Bắc), Quốc lộ 37 (đi Tuyên Quang về phía Tây, đi Bắc Giang về phía Đông), Quốc lộ 17 (đi Hà Nội, qua Bắc Giang, Bắc Ninh), Quốc lộ 1B (đi Lạng Sơn), cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên (nối vào tuyến tránh đi vòng qua thành phố, không vào trung tâm, đấu nối với các tuyến đường vào trung tâm tại 3 nút giao là Tân Lập, Đán và Tân Long), tiền cao tốc Thái Nguyên - Chợ Mới (Bắc Kạn).

Thành phố đã xây dựng và đưa vào sử dụng Bến xe khách trung tâm thành phố thay cho bến xe cũ đã quá tải. Đây cũng được xem như là bến xe lớn và hiện đại nhất khu vực phía Bắc, với hệ thống quản lý giám sát xe ra vào hoàn toàn tự động bằng thẻ từ. Bến xe cũ nằm trong trung tâm thành phố hiện là trung tâm thương mại Vincom.

Thành phố đang triển khai xây dựng thêm Bến xe phía Bắc đặt tại phường Tân Long, và Bến xe phía Nam tại phường Tích Lương.

• Đường sắt:

Thành phố Thái Nguyên có 2 hệ thống đường sắt chính: Hà Nội - Quan Triều và Lưu Xá - Kép, ngoài ra còn có tuyến Quan Triều - Núi Hồng chuyên dùng để chở khoáng sản. Hiện nay, một ngày có 2 chuyến tàu xuất phát từ Thái Nguyên đi Hà Nội.

• Đường sông:

Hệ thống đường sông nội thủy hiện không còn được sử dụng do các sông thường có mức nước nông nhất là vào mùa đông. Trong tương lai tuyến sông Cầu qua thành phố sẽ được khai thác phục vụ du lịch.

• Đường không:

Trong lịch sử, thành phố có sân bay Đồng Bẩm, là sân bay quân sự. Tuy nhiên sân bay này hiện đang bị bỏ hoang và không được sử dụng.