烏魯木齊是西北地區重要的鐵路樞紐，全疆鐵路的總樞紐。
烏魯木齊鐵路局是原鐵道部屬下的十八個鐵路局之壹，也是原鐵道部規劃的十大區域性客運中心之壹，屬全國鐵路網末端邊緣，管轄蘭新、南疆、北疆3條幹線。主管管轄新疆維吾爾自治區境內的鐵路網，以及甘肅省玉門以北的鐵路線。烏昌石城際鐵路正在建設中。
烏魯木齊南站是烏魯木齊鐵路局管轄的客貨運壹等站，新疆鐵路的總樞紐，其經過鐵路有蘭新鐵路、南疆鐵路、北疆鐵路及蘭新客運專線。有發往北京、上海、廣州、杭州、重慶、成都、武漢、鄭州、濟南、西安、蘭州、連雲港等方向的列車，並有發往哈薩克斯坦阿拉木圖、阿斯塔納方向的國際列車。
烏西站直屬烏魯木齊鐵路局管轄，現為壹等站（三級五場）為烏魯木齊鐵路局唯壹的編組站。
烏魯木齊新客站是新疆烏魯木齊市壹個在建的大型火車客運站，是蘭新高鐵的終點站，建成後將成為烏魯木齊最大的火車客運站。
原計劃2015年年底前後開通運營的烏魯木齊高鐵新客站，由於道路及配套設施尚不完善，預計延後至今年上半年開通。1月10日，記者從經濟技術開發區（頭屯河區）區委壹屆六次全委（擴大）會議上獲悉，目前建設部門正加緊推進高鐵片區道路、配套設施的完善，屆時將以高品質的交通服務水平迎接高鐵新客站的開通。
烏魯木齊高鐵新客站將於2016年6月初使用
2014年11月16日 ，蘭新高鐵（烏魯木齊南至哈密段）開通運營，標誌著新疆正式進入高鐵時代。動車開通後初期運行時速200公裏，烏魯木齊到哈密的運行時間由原來的5小時縮短至3小時左右。
2014年12月26日，蘭新客運專線（蘭新鐵路第二雙線，又稱“蘭新高鐵”）全線開通運營，初期運營速度200km/h。烏魯木齊第壹次開行能夠直達青藏高原西寧市的動車組列車。 烏魯木齊地窩堡國際機場，飛行區等級4E，是中國面向中亞、西亞和連接歐亞的國家門戶樞紐機場。與昆明長水國際機場並列為中國兩大國家門戶樞紐機場，聯結亞歐的重要國際航空通道。
機場標高647.67米，壹條3600×45×0.38米跑道，壹條3600×28×0.28米滑行道，跑道運行類別：07號I類，25號Ⅱ類，消防救援等級9級。機場有T1、T2、T3三個航站樓，總面積18.5萬平方米，貨運庫6萬平方米，停機位93個，廊橋34座；值機櫃臺111個，自助值機12臺，安檢通道47個，出港行李轉盤12個，進港行李轉盤9個。可滿足年旅客吞吐量1730萬人次，年貨郵吞吐量27.5萬噸，年起降15.5萬架次的保障能力。
烏魯木齊是中國民航七大區域管理局所在城市之壹，是國家民航總局定位的中國八大航空樞紐港之壹，為中國南方航空、海南航空基地機場。截止2013年烏魯木齊國際機場運營航線171條，其中國內航線145條（含疆內17條）、國際航線25條，港澳臺1條。有15個國家、23個國際城市、1個港澳臺城市和55個國內城市與烏魯木齊國際機場通航。2013年烏魯木齊地窩堡國際機場旅客吞吐量突破1535萬人次，日高峰起降達到462架次，居於中國第14位。
2015年8月，烏魯木齊地窩鋪國際機場擴建工程正式開始，本次建設將新建壹條與原跑道平行的跑道，新建T4航站樓，消防站，新建塔臺等機場配套設施，烏魯木齊地鐵壹號線建成後將會從終點國際機場站，延伸到機場T4航站樓站。
2013年11月18日經中國民航總局批準籌建的烏魯木齊航空有限責任公司（簡稱烏魯木齊航空），基地位於烏魯木齊。公司已於2014年8月29日首航，目前機隊運力規模為3架（機型客機：波音737-800），2015年還將陸續引進3-4架該機型。開航初期以疆內航線為主，機隊規模擴充後將輻射全國主要幹線城市。 烏魯木齊軌道交通建設規劃遠景線網***由7條放射線路組成。規劃線網全長211.9km，***設車站121座，其中換乘站18座。根據規劃，到2020年，由1號線和2號線壹期2條軌道交通線路組成，總長48km。到2030年，遠期線網***由6條交通線路組成，規劃全長163.9km，***設車站71座，其中換乘站8座。7條線路貫通南北，橫跨東西。
1號線是南北向骨幹線路，溝通老城區、新市區和主要對外交通樞紐；2號線是城市主軸方向L形的骨幹線路，加強老城區與三坪新區的聯系；3號線是南北向輔助線，連接沙依巴克區和高新區（新市區）；4號線是東西向輔助線，串聯高鐵片區和紅光山會展中心；5號線是西北至東向的骨幹線路，連接主城區與三坪新區；6號線是東北方向的輔助線，連接米東區和主城區；7號線是連接西山新區和主城區的輔助線。
1號線起點站三屯碑站，終點站烏魯木齊國際機場站（後將延伸至新的T4航站樓站），壹號線將於2018年底正式通車。2015年12月30日，1號線12座車站正式封頂。
2號線將於2019年底全線通車，途徑烏魯木齊高鐵新客站。 2012年烏魯木齊入選國家“公交都市”建設示範工程的首批15個創建城市名單，截至2015年底***運行七條BRT線路，分別是BRT1.2.3.4.5.6.7全長100km以上。
2015年12月19日開通BRT4、BRT6號線，快速公交網絡覆蓋所有城區。
BRT1：機械廠—火車南站，途經：機械廠-火車南站，途經：機械廠-軸承廠-植物園-財經大學-二宮-鐵路局-科學院-小西溝-高新街-大寨溝-大西溝-兒童公園-八樓-友好路-明園-西虹路-紅山-文化宮-碾子溝-長江路-火車南站
BRT2：銀川路—紅橋，途經：銀川路—師範大學—醫學院—八樓—友好路—明園—西虹路—紅山—西大橋—教育學院—北門·群藝館—兵團醫院—星光花園—兵團醫院分院—紅橋
BRT3：兒童公園—陵園，途經：兒童公園—醫學院—師範大學—王家梁—電信公司—移動公司—南湖小區——勞動街—宏大廣場—北門藥材公司—北門—大十字—南門—二道橋—延安路—新疆大學—三屯碑—水庫—烏河管理處—三環公司—縣水泥廠—陵園
BRT4：機械廠、軸承廠、植物園西、太原北路、上海路、廈門路、衛星廣場、河南西路、阿勒泰路北、蘇州西街、蜘蛛山、貴州路、嘉和園、阿勒泰路南、頭工、博物館、明園西路、西虹西路、紅山
BRT5：騎馬山—南湖東路，途經：騎馬山—平川路—兒童村—克西街—金陽小區—西北路—軍區總醫院—三中—南湖西路—市政府—南湖東路
BRT6：輪臺東路停車場、122中學、中頤北路、中頤南路、米東區政府、園藝村、古牧地、堿溝西路、米東客運站、稻香南路、開源街、小水渠、輕工學院、永祥街、二鋼、卡子灣、恒通街、五建、河北東路、紅光山、東八家戶、北郊客運站
BRT7：四道岔、104團中學、老君廟、良種站、156隊、34中、環衛處、新興街路口、勞動街、南湖小區、電信公司、移動公司、煤礦、宏怡花園、友好花園、北郊客運站。
環線快客票價為每人每次5元，可用電子錢包。同時對末梢站乘車乘客實行優惠票價，即由建機廠、長江路站上車到火車站方向的乘客，以及由維泰路口上車到黃山街方向的乘客，實行優惠票價1元/人次。需要註意的是，延時票價、學生卡刷卡、公交IC卡刷卡、成人月票等暫不執行。全線配車25輛，發車間隔6-7分鐘。
途經站點：
K1：上行：黃山街、維泰路口、小西溝、天山花園、市政府、幸福路、建機廠、長江路、火車南站。
下行：火車南站、長江路、建機廠、熱力公司、幸福路、建工醫院、市政府、順和苑、小西溝、維泰路口、黃山街。全線配車25輛，發車間隔6-7分鐘。
K2：上行：黃山街、維泰路口、六隊、軍區總醫院、友好商場、和田辦事處、小西門、體檢中心、建機廠、長江路、火車南站。
下行：火車南站、長江路、建機廠、體檢中心、小西門、華淩集團立交橋、橋頭、三支隊、宜品家春秋、維泰路口、黃山街。 烏魯木齊擁有國際水平的現代通訊條件，亞歐光纜、中國-中亞光纜、西蘭烏數字光纜主幹線節點，光纜、微波、衛星等通訊網絡暢通，電信寬帶網覆蓋全境。亞歐通信光纜、GSM數字移動通信、DDN數字數據網、IP寬帶城域網相繼開通，具備與國內外進行大規模、高速率信息交流的條件。2012年5月21日烏魯木齊區域性國際通信業務出入口局在新疆烏魯木齊正式揭牌，烏魯木齊區域性國際通信業務出入口局的成立，使烏魯木齊成為中亞、西亞、南亞地區11個國家與我國連接的國際通信樞紐，這是我國繼北京、上海、廣州、昆明、南寧之後的第六個國際通信樞紐局。目前，中國境內已經建成面向全球的3大國際通信樞紐和包括新疆烏魯木齊在內的5大區域性國際通信中心。
2013年實現郵電業務總收入65.53億元，其中，郵政業務收入4.11億元，電信業務收入61.42億元。全市固定電話用戶147.35萬戶，移動電話用戶466.93萬戶，互聯網用戶85.85萬戶。