Carte des réseaux ferroviaires régionaux de la Baie.
L'agglomération est desservie par de nombreux réseaux de transport public, et par trois aéroports internationaux (SFO, OAK et SJC). Six réseaux de bus couvrent l'aire urbaine et quatre réseaux ferroviaires express régionaux, ainsi que des services ferroviaires régionaux, notamment BART, ainsi que plusieurs lignes de ferry.
L'infrastruture routière et autoroutière est particulièrement dense, mais n'élimine pas des embouteillages importants aux heures de pointe, particulièrement sur les ponts enjambant la Baie. L'Interstate 80, dont le terminus à l'ouest est situé à San Francisco sur la James Lick Skyway, juste à l'ouest du Bay Bridge. L'autoroute connecte Oakland et la côte nord de la rive est de la baie vers Sacramento, Reno et le New Jersey. L'Interstate 580, dont le terminus ouest est situé dans le comté de Marin, traverse la baie de San Pablo sur le Richmond-San Rafael Bridge, traverse Richmond, passe par Oakland sous le nom de MacArthur Freeway, puis continue vers Livermore. Les autoroutes I-980, I-880 et I-680 sont aussi des axes régionaux importants. L'Interstate 280 et la U.S. Route 101 traversent la péninsule, la première rejoignant San Francisco à San José, l'autre se prolongeant vers le nord et le sud le long de la côte ouest.
La California State Route 92, dont le terminus ouest est à Half Moon Bay, devient une autoroute lorsqu'elle passe par San Mateo et traverse le San Mateo-Hayward Bridge vers Hayward en tant que Jackson Street. Les California State Routes 1 and 35 traversent elles aussi la Péninsule, la CA-1 le long de la côte Pacifique, la CA-35 le long des monts Santa Cruz. On peut aussi recenser les routes CA-9, 17, 237, 85, 87, 152, 82, 29, 37, 12, 24, 13 et 4 qui continuent le réseau et sont d'importances variables.
Les listes suivantes utilisent comme définition pour l'aire urbaine de San Francisco celle des dix comtés. Les villes en gras sont des chefs-lieux de comté. Les localités en italiques sont dans le comté de Santa Cruz, qui est exclu de la définition de l'aire urbaine de San Francisco si l'on n'en garde que les neuf autres comtés.