Jusqu'à la construction du Pont de Brooklyn en 1883, l'île n'était accessible que par bateau. Aujourd'hui dix voies d'accès sont disponibles : le pont Verrazano-Narrows vers Staten Island ; le Brooklyn Battery Tunnel, le pont de Brooklyn, le pont de Manhattan, le pont de Williamsburg, le Queens Midtown Tunnel et le pont de Queensboro vers Manhattan ; le Triborough Bridge vers Manhattan et vers le Bronx via Ward's Island ; le Whitestone Bridge et le Throgs Neck Bridge vers le Bronx. Toutes sont situées à l'intérieur des limites de New York, à l'extrémité occidentale de l'île, ce qui produit d'importants détours pour les voyages de Long Island vers la Nouvelle-Angleterre. Divers projets concernant une liaison directe ont été discutés pendant des décennies, mais n'ont pas abouti jusqu'à présent. Il existe aussi onze tunnels sous la East River utilisés par le métro et le train dans les boroughs de Brooklyn et de Queens.
Le Long Island Railroad est le système de train de banlieue qui dessert l'île ; c'est le plus utilisé des États-Unis.
Le Long Island Bus dessert les comtés de Nassau et de Suffolk (seulement à l'ouest) ; le Suffolk Transit dessert le comté de Suffolk dans son intégralité, excepté la Town of Huntington, desservie par le Huntington Area Rapid Transit.
L'île abrite trois aéroports, l'aéroport international John-F.-Kennedy, l'aéroport international de LaGuardia, tous deux situés dans le Queens, à New York et l'aéroport Long Island MacArthur dans le comté de Suffolk, qui accueille deux millions de passagers par an.
Des ferries existent entre Long Island et le Connecticut, notamment entre Port Jefferson et Bridgeport, entre Orient Point et New London et entre le lac Montauk et New London.