Москва — крупнейший транспортный узел страны. Город находится в самом центре паутины железных дорог и федеральных автомагистралей. Объём пассажирских перевозок в Московском транспортном узле по оценке на 2013 год составляет 11,5 млрд человек. Внутри города развиты многие виды общественного транспорта, с 1935 года работает метрополитен; общественным транспортном осуществляется 76 % пассажирских перевозок.

Железнодорожный
Ленинградский вокзал — старейший вокзал Москвы, был построен в 1849 году для обслуживания Николаевской железной дороги
Основная статья: Московский железнодорожный узел
Железнодорожная сеть в Москве представлена десятью основными направлениями с десятью вокзалами (с восьми вокзалов — Белорусского, Казанского, Курского, Киевского, Ленинградского, Павелецкого, Рижского и Ярославского — осуществляется как пригородное, так и дальнее сообщение; Савёловский вокзал обслуживает только пригородные перевозки, а Восточный — только дальние перевозки), Московской окружной железной дорогой, несколькими соединительными ветвями и рядом ответвлений, в основном однопутных, относительно небольшой длины, основная часть из которых полностью находится в черте города.
В 1990-е — 2000-е годы ряд железнодорожных веток, обслуживавших промышленные предприятия, был закрыт в связи с выводом этих предприятий из города или серьёзным сокращением объёмов производства.
Общая протяжённость железных дорог в пределах города — 394,7 км. Пригородные поезда, связывающие вокзалы Москвы с населёнными пунктами Московской и близлежащих областей, играют существенную роль и во внутригородских перевозках. Крупным проектом по развитию пассажирского железнодорожного сообщения в Москве стала организация на Малом кольце Московской железной дороги частично интегрированной с метрополитеном линии пассажирского железнодорожного транспорта, получившей название «Московское центральное кольцо». Новым подобным проектом, развивающим принцип интеграции железнодорожных перевозок с метрополитеном, являются Московские центральные диаметры, первые два из которых — Белорусско-Савёловский и Курско-Рижский открылись 21 ноября 2019 года, третий — Ленинградско-Казанский — открылся 17 августа 2023 года, четвёртый — Калужско-Нижегородский — открылся 9 сентября 2023 года. Соединение Ярославского и Павелецкого направлений на данный момент находится на стадии проектных работ.

Воздушный
Основная статья: Московский авиационный узел
Терминал B аэропорта Шереметьево
На территории Москвы находятся международные аэропорты Внуково и Остафьево. Также жители и гости города пользуются услугами других международных аэропортов, расположенных на территории Московской области: Домодедово, Чкаловский, Шереметьево, Жуковский. В 1933—2010 годах воздушные суда гражданской авиации принимал аэропорт Быково, ныне используемый лишь как ведомственный вертолётный порт.
Добраться до аэропортов можно не только на автотранспорте, но и воспользовавшись экспрессами, отправляющимися с железнодорожных вокзалов: Киевского — до аэропорта Внуково, Белорусского — до аэропорта Шереметьево и Павелецкого — до аэропорта Домодедово.
В городе действовал аэровокзал в районе Ходынского поля, однако с начала XXI века он, фактически, утратил своё прямое назначение: его помещения были сданы арендаторам под торговые площади. В ноябре 2017 года бывшее здание аэровокзала было снесено.

Автомобильный
Бусиновская развязка на МКАД. Первая и на данный момент единственная в России пятиуровневая транспортная развязка
Москва является центром сети федеральных автомагистралей различных направлений, которые соединяют столицу с административными центрами субъектов Российской Федерации и городами сопредельных государств. В самой Москве имеется развитая транспортная инфраструктура, содержащая в частности три транспортных кольца: Садовое, Третье транспортное и Московская кольцевая автомобильная дорога (МКАД), планируется строительство Центральной кольцевой автомобильной дороги (ЦКАД) в Подмосковье для разгрузки города от транзитного транспортного потока.

Парковка
Парковка на улице Буженинова
Остаётся нерешённой проблема недостаточного количества парковок. В сентябре 2010 года руководитель Департамента транспорта и связи Василий Кичеджи сообщил, что «в городе существует 250 тысяч парковочных мест, в то время как в местах нуждаются 1,2 миллиона машин»[200]. Ранее были попытки введения платных парковок на городских улицах, однако 10 сентября 2008 года было принято решение, согласно которому автомобили можно парковать вдоль обочин бесплатно. Платными остались парковки на вокзалах, в аэропортах и в нескольких специально выделенных зонах городского центра. Для решения проблемы в жилых районах была организована программа «Народный гараж», однако её реализация затягивается.
В 2012 году к проекту организации платных парковок решено было вернуться, по мнению властей, решению транспортной проблемы способствует вводимое с июля 2012 года значительное повышение штрафов за нарушение правил парковки, ввод платы за парковку на улицах центральной части города[185]. Учреждением, отвечающим за платные муниципальные парковки, стал ГКУ «Администратор московского парковочного пространства» (АМПП).
С 1 ноября 2012 года по 28 февраля 2013 года на улицах Петровка и Каретный Ряд, а также на прилегающих переулках были введены первые платные парковки. Плата за использование парковочного места за час составляла 50 рублей. Парковка во дворах была бесплатной. 1 июня 2013 года стали появляться платные парковки внутри Бульварного кольца. Цена парковки в этой зоне составляла 50 рублей. С 5 декабря 2013 года цена парковки внутри Бульварного кольца возросла до 80 рублей. С конца 2013 года зона платной парковки расширилась до Садового кольца, цена парковочного места в этой зоне составила 60 рублей в час.
С 1 июня 2014 года платные парковки появились в районе ММДЦ «Москва-Сити». В этой зоне в Москве впервые был применён прогрессивный тариф. Цена первых двух часов парковки составила 80 рублей, за каждый последующий час — 130 рублей. С августа 2014 года зона платного паркинга расширилась до Третьего транспортного кольца, включая придомовые территории (дворы). В зону расширения вошли улицы следующих районов: Пресненский, Арбат, Тверской, Дорогомилово и Хамовники.
С сентября 2014 года в центре Москвы было оборудовано 27 539 парковочных мест. На территории платных зон бесплатная парковка была разрешена многодетным семьям и инвалидам, а также мотоциклам и электромобилям.
25 декабря 2014 года внутри Третьего Транспортного кольца была организована новая зона платных парковок. Платная парковка появилась на 405 улицах в следующих районах: Хамовники, Тверской, Беговой, Хорошёвский, Аэропорт, Савёловский, Марьина Роща, Мещанский, Красносельский, Басманный, Таганский, Южнопортовый, Замоскворечье, Якиманка, Донской, Даниловский, Лефортово.
С 10 августа 2015 года на 75 улицах внутри Бульварного кольца был введён прогрессивный тариф на парковку. Для круглосуточной бесплатной парковки можно приобрести абонемент, а для жителей домов, которые живут в домах в зонах платной парковки, предусмотрены льготные условия.
В 2017 году нидерландская компания TomTom вручила Москве премию за организацию парковочного пространства по итогам ежегодного отчёта Traffic Index о воздействии заторов. После ввода современной системы управления парковками в городе время поиска парковочного места уменьшилось на 65 %. Согласно данным компании, в 2013 году Москва занимала первое место среди городов с самыми загруженными дорогами, в 2015 — пятое, а в 2016 столица заняла 13 позицию.

Каршеринг
Основная статья: Каршеринг в Москве
В Москве действует система каршеринга — краткосрочная аренда автомобиля с поминутной или почасовой тарификацией. Каршеринг является альтернативой личному автомобилю, с помощью этого сервиса удаётся снизить плотность транспорта на дорогах и парковочном пространстве. По данным департамента транспорта, 1 автомобиль в системе каршеринга способен заменить 10 личных. Стоимость аренды автомобиля зависит от оператора, в среднем составляет 7-11 рублей за минуту. Преимущество каршеринга состоит в том, что не надо тратить средства на парковку, бензин, мойку автомобиля и его содержание. По состоянию на 2020 год в систему московского каршеринга входят 8 операторов: «Делимобиль», Youdrive, BelkaCar, Rentmee, Lifcar, «Карусель», Яндекс.Драйв, Matreshcar. Первый каршеринговый сервис в столице предложила в 2013 году компания «СитиКар», вышедшая под брендом Anytime. С 2017 года Департамент транспорта Москвы субсидирует каршеринговые компании.

Наземный городской
Трамвай «Витязь-М»
Автобус «ЛиАЗ-5292»
В Москве действует разветвлённая сеть уличного общественного транспорта: маршрутов автобусов, электробусов, трамваев, маршрутных такси, которые перевозят около 12 миллионов пассажиров ежедневно[225]. Некоторые маршруты работают и в ночное время.
В начале XX века в Москве активно развивалась трамвайная сеть — в начале 1930-х годов она охватывала оба Бульварное и Садовое кольца и все соединяющие их улицы, были проложены линии и на окраины. После открытия в 1935 году первых линий метрополитена были сняты трамвайные линии, совпадающие с ними по направлению. Более радикальные изменения произошли в 1940-х годах, когда некоторые трамвайные маршруты были заменены на троллейбусные и убраны от Кремля. К 1960—1970-х годах были ликвидированы линии в западной части города и разорваны «трамвайные кольца». С начала 1980-х годов строительство новых линий почти не велось. Последней в 1981—82 годах была построена линия в Строгине. С середины 1990-х началась новая волна снятия трамвайных линий и закрытие депо, в основном прилегающих к центру. С 2010-х началось частичное восстановление некоторых линий.
До августа 2020 года в Москве действовала сеть троллейбусов, многие годы — крупнейшая в мире. Троллейбусный транспорт был частично заменён электробусами, частично — автобусами. Формальная причина закрытия — освобождение улиц от нависающей контактной сети, физический износ парка троллейбусов и моральное устаревание концепции троллейбусного транспорта. Сейчас в городе существует лишь один, музейный маршрут, растянувшийся от Комсомольской площади до Елоховской.
Общественный транспорт часто вынужден стоять в общих пробках, но на крупных магистралях создаются выделенные полосы. Первая выделенная полоса открыта в июле 2009 года на Волоколамском шоссе, в 2011 году на Щёлковском шоссе, Ярославском шоссе, проспекте Андропова и Ленинградском проспекте. По состоянию на июль 2020 года в эксплуатацию введено 65 выделенных полос общей протяжённостью 350,82 км[228]. Происходит также обновление подвижного состава трамваев и автобусов — они становятся низкопольными для того, чтобы в них удобнее было проезжать инвалидам и людям с колясками. С 2014 года в наземном общественном транспорте разрешён провоз велосипедов.
8 октября 2016 года была официально запущена первая очередь маршрутной сети «Магистраль». Это программа оптимизации маршрутной сети общественного транспорта в центральных районах города. Маршруты сети «Магистраль» соединяют центр, проспекты и окраины Москвы. Большинство маршрутов — это изменённые существующие рейсы. Проект реализован Департаментом транспорта Москвы. 7 октября 2017 года запущена вторая (последняя) очередь «Магистрали». С начала 2017 года открыты выделенные полосы на Воздвиженке и на Сретенке, благодаря чему ускорилось движение по некоторым маршрутам сети. Пересадки стали более удобными: построен большой пересадочный узел на Славянской площади, стали появляться длинные пересадочные павильоны с персональными местами посадки для каждого маршрута, остановки оснащены зарядной станцией для гаджетов и бесплатным wi-fi, возле выходов из метро появились указатели остановок, на самих остановках — карты сети «Магистраль», которые подсвечиваются в тёмное время суток.
В ноябре 2017 года Департамент транспорта Москвы начал процесс оборудования наземного транспорта валидаторами с бесконтактной оплатой проезда. Для бесконтактной оплаты пассажиры могут воспользоваться банковскими картами, поддерживающими технологии PayPass и PayWave, а также смартфонами с функцией Google Pay, Apple Pay или Samsung Pay. При таком способе оплаты проезд составит 40 рублей, что на 15 рублей дешевле покупки транспортной карты у водителя. Число маршрутов, на которых можно оплатить проезд с помощью банковской карты постоянно растё.

Метрополитен
Станция «Маяковская» — первая в мире колонная станция глубокого заложения
С 15 мая 1935 года в Москве работает метрополитен, являющийся основным средством передвижения в пределах столицы. В среднем московское метро перевозит 6,498 млн пассажиров в день (по данным за 2016 год). Это шестая по годовому пассажиропотоку система метро в мире и первая в Европе. Общая протяжённость линий Московского метрополитена по состоянию на 2025 год— около 471,7 км; бо́льшая часть пути и станций находится под землёй. По протяжённости линий Московский метрополитен занимает четвёртое место в мире.
Всего по состоянию на февраль 2025 года в московском метро действует 271 станция и 15 линий (без учёта МЦК и МЦД). Многие станции метро являются памятниками архитектуры. Начиная с 2000-х годов линии метрополитена начали выходить за пределы МКАД. Первой таковой стала Серпуховско-Тимирязевская линия со станцией «Бульвар Дмитрия Донского».
Открытая в конце 2009 года станция «Мякинино» стала первой в Московском метрополитене, расположенной вне административно-территориальных границ Москвы (в г. Красногорске Московской области), и, в связи с финансированием правительством Московской области и частными капиталовложениями — компанией «Crocus Group» Араза Агаларова не принадлежит ГУП «Московский метрополитен», также не находясь в подчинении правительства Москвы. Позже, в 2015 году, в Московской области была открыта станция «Котельники» с выходами в три населённых пункта агломерации: район Выхино-Жулебино (ЮВАО), а также города Котельники и Люберцы, что, возможно, является мировым прецедентом.
С 14 октября 2013 года в Московском метрополитене функционирует Центр обеспечения мобильности для оказания помощи гражданам с ограниченными возможностями в передвижении (маломобильные граждане с нарушениями слуха, зрения, функций опорно-двигательного аппарата, граждане социальных категорий, а также организованные группы пассажиров (в том числе детские группы до 11 лет). Сопровождение осуществляется по всему маршруту следования (вход на станцию, передвижение в лифте, по лестницам, эскалаторам и платформам станций, в вагонах поездов, на выходе со станции).
В 2018 году Московский метрополитен совместно с АО «Москва Медиа» и Департаментом транспорта и развития дорожно-транспортной инфраструктуры Москвы запустили систему онлайн-информирования пассажиров с помощью экранов, установленных в вагонах поездов. На экраны выводится информация об изменениях в работе общественного транспорта, в случае нештатной ситуации появляется сообщение на ярком жёлтом фоне и алгоритм действий пассажиров в каждом конкретном случае. К сентябрю 2018 года планируется оснастить 1896 вагонов 8720 экранами. К чемпионату мира по футболу 2018 в Московском метрополитене и на МЦК провели масштабную программу по обновлению навигации. Специальными значками отмечены стадион «Спартак» и Большая спортивная арена «Лужников», место проведения фестиваля болельщиков и городской билетный центр. В мае 2018 года в метрополитене появились карта «Тройка» и брелоки с функцией «Тройка», дизайн которых посвящён чемпионату мира: российский триколор и залетающий в ворота футбольный мяч.

Монорельс
С 2004 по 2025 год работала монорельсовая дорога (обозначалась порядковым номером 13), эксплуатация которой велась силами ГУП «Московский метрополитен».

Московское центральное кольцо

10 сентября 2016 года открылось пассажирское движение по Московскому центральному кольцу (МК МЖД), которое с 1934 года использовалось только для грузовых и транзитных перевозок. Линия является железнодорожным кольцом, состоящим из 31 станции, но позиционируется как полноценная 14 линия метрополитена. Характер движения на Московском центральном кольце представляет собой городскую электричку, частично интегрированную с Московским метрополитеном (пересадки и система оплаты проезда). Также Московское центральное кольцо интегрируют с пригородными направлениями поездов, для чего некоторые железнодорожные станции переносят непосредственно к станциям МЦК.

Большая кольцевая линия

26 февраля 2018 года состоялось открытие первой (северо-западной) части Большой кольцевой линии — второй подземной кольцевой Московского метрополитена. Линия была замкнута в кольцо 1 марта 2023 года.
С 2018 года ведутся работы по строительству транспортно-пересадочных узлов (ТПУ) на Большой кольцевой линии. Всего планируется построить 22 ТПУ.

Речной транспорт
Северный речной вокзал
Благодаря системе каналов, построенных в составе Великих строек коммунизма, Москва с советских времён была известна как «порт пяти морей» — Балтийского, Белого, Каспийского, Азовского и Чёрного. Хотя в Чёрное море из Москвы по водному пути можно попасть только через Азовское море. Так как Волга впадает в Каспийское море, а Москва-река приток Оки (правого притока Волги), то открыт путь к Каспийскому морю. Благодаря Волго-Донскому каналу открывается выход к Азовскому морю. Через Канал имени Москвы можно добраться до Рыбинского водохранилища, а оттуда через систему каналов либо по Волго-Балтийскому водному пути в Балтийское море, либо по Северо-Двинской водной системе в Белое. От Северного и Южного речных вокзалов ходят круизные теплоходы, соединяющие Москву с Санкт-Петербургом, Астраханью, Ростовом-на-Дону и другими городами России. В период навигации на Москве-реке работают несколько маршрутов речного трамвая.
Грузовые причалы имеются в Северном, Западном и Южном речных портах. Грузовые речные перевозки по Москве-реке в основном обеспечивают доставку различных насыпных грузов строительного характера; в Южном порту имеется крупный контейнерный терминал.

Велосипедный транспорт
По статистике, в Москве более 3,5 миллиона велосипедов. Однако первая велодорожка появилась в столице только в 2011 году. К 2013 году протяжённость велотрасс достигла 100 километров, включая в себя многокилометровые маршруты такие как от улицы Барклая через парк «Фили» до станции метро «Крылатское» (8 км) и от парка «Музеон» до Парка Победы (16 км). Летом работают городские велопрокатные станции, спонсируемые «Банком Москвы», а также частные прокатные службы. Единый городской велопрокат начал работу в Москве в 2013 году. Тогда было организовано 79 точек на Бульварном кольце и на Фрунзенской набережной. Ежегодно до 2019 года к сети добавляется по 50 новых станций и 500 велосипедов. По состоянию на 2018 год, в Москве работает 430 станций, на которых размещено 4,3 тысячи велосипедов и 260 электробайков. Новые велосипедные дорожки планируется проложить на территории возле Чёрного озера в районе Некрасовка. Общая протяжённость веломаршрута вокруг озера составит около 5 километров.