Санкт-Петербург — крупнейший транспортный узел северо-запада России и второй в стране после Москвы. Он включает в себя железные дороги, морской и речной транспорт, автомобильные дороги и авиалинии. Через город проходят: два евразийских транспортных коридора «Север—Юг» и «Транссиб», панъевропейский транспортный коридор № 9, европейская автомобильная трасса E-18, связывающая Скандинавию с Центром России. Для снижения загруженности городских автомагистралей транзитным транспортом построена Петербургская кольцевая автомобильная дорога (КАД) вокруг города. Основными трассами, связывающими Санкт-Петербург с другими регионами, являются (по часовой стрелке от Финского залива): Приморское шоссе, Выборгское шоссе, Приозерское шоссе, Дорога жизни, Мурманское шоссе, Петрозаводское шоссе, Московское шоссе, Пулковское шоссе—Киевское шоссе, Таллинское шоссе, Петергофское шоссе.

На территории Санкт-Петербурга находятся: Большой порт Санкт-Петербург, включающий 5 бассейнов (Восточный, Барочный, Пассажирский, рейд Лесного мола и Угольную Гавань); Василеостровский грузовой порт, Кронштадтский порт, Порт Ломоносов. В порту перегружаются нефтепродукты, металлы, лесные грузы, контейнеры, уголь, руда, химические грузы, металлолом. Грузооборот Большого порта Санкт-Петербург по итогам первого полугодия 2010 года составил 26,35 млн тонн (+ 6,4 % к аналогичному периоду 2009 года). Порт Санкт-Петербург соединён с морем Морским каналом протяжённостью 27 миль и открыт для захода судов круглый год. На западной оконечности Васильевского острова расположен Морской пассажирский терминал для приёма круизных лайнеров и паромов. Существенная доля перевозок водным транспортом приходится на речные перевозки по Неве, связывающей город с Ладожским озером и являющейся конечным отрезком Волго-Балтийского водного пути. Развито малое судоходство по рекам и каналам Санкт-Петербурга.

Пассажирские воздушные перевозки из Санкт-Петербурга осуществляются через аэропорт Пулково, расположенный на южной окраине города. Из городов, обладающих лишь одним аэропортом для пассажирских перевозок, Санкт-Петербург является крупнейшим по населению в Европе. В аэропорту работают два пассажирских терминала — Пулково-1 (перевозки в пределах России и стран СНГ) и Пулково-2 (международные перевозки). К 2013 году будет введён в эксплуатацию новый пассажирский терминал, при этом пропускная способность повысится до 14 млн пассажиров в год. В Санкт-Петербурге зарегистрированы государственная авиакомпания «Россия» и авиакомпания «Трансаэро».

Санкт-Петербург — крупнейший железнодорожный узел северо-запада Российской Федерации. В городе пять действующих железнодорожных вокзалов (Балтийский, Витебский, Ладожский, Московский, Финляндский), две сортировочные станции (Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский, Шушары), две портовые станции (Автово, Новый Порт). В Петербурге расположено управление Октябрьской железной дороги.

С 1955 года в городе действует метрополитен. На конец декабря 2011 года в Санкт-Петербургском метрополитене имеется 65 станций на 5 линиях, 7 пересадочных узлов, эксплуатационная длина линий составляла более 120 км. По состоянию на 2001 год в Санкт-Петербурге действовала крупнейшая в мире трамвайная сеть. В последние годы она была значительно сокращена. Также в городе имеются развитые сети автобусного и троллейбусного сообщения. Значительный объём перевозок выполняется маршрутными такси. Состояние и качество работы общественного транспорта, его безопасность и организация перевозок подвергаются критике и не соответствуют современным требованиям.