Tous les modes de transport sont représentés en Île-de-France, hormis le transport maritime (il existe cependant quelques ports fluviaux en proche banlieue parisienne). Malgré sa position un peu en marge de la banane bleue européenne, l'Île-de-France et en particulier l'agglomération parisienne dispose d'atouts qui contribuent à en faire un pôle essentiel des transports européens : poids économique de la région, position sur des axes de circulation importants entre nord et sud de l'Union, qualité du réseau existant (en particulier du réseau TGV qui désormais la connecte à cinq pays européens), poids de Paris en tant que centre touristique, première ville mondiale pour les congrès...
Le réseau routier comporte environ 800 km d'autoroutes en Île-de-France. On distingue une dizaine de radiales : les principales étant l'Autoroute du Soleil (Dijon, Lyon, Marseille), du Nord (Lille), de Normandie (Rouen, Caen, Le Havre), de l'Est (Reims, Nancy, Strasbourg), et l'Aquitaine (Nantes, Bordeaux, Rennes) ainsi que des autoroutes concentriques : le périphérique entoure le Paris historique, l'A 86, la proche banlieue et la Francilienne en cours de bouclage est située à une dizaine de km plus à l'extérieur.
Paris dispose de six grandes gares de chemin de fer terminus assurant à la fois un trafic grandes lignes et banlieue. Chaque gare dessert à la fois une portion de la banlieue et est point de départ de grandes lignes vers les autres régions de France et l'étranger. Le réseau ferré de l'agglomération parisienne comporte environ 500 gares et 1500 km de lignes pratiquement entièrement électrifiées en 25kv alternatif ou en 1500 V continu.
L'Île-de-France dispose d'un réseau de 700 km de voies navigables.
En 2006, 296 millions de tonnes de marchandises ont transité en Île-de-France, soit environ 12 % du tonnage total transporté en France, volume en hausse de 2 % par rapport à l'an 2000. Quatre catégories de marchandises représentent à elles seules 90 % du total : les matériaux de construction représentent 101 millions de tonnes soit 40 % du total, suivis par les produits manufacturés et messageries avec 78 millions de tonnes soit 31 %, les produits alimentaires avec 22 millions de tonnes soit 9 % et les produits agricoles avec 21 millions de tonnes soit 8 % du total.
Près de la moitié des marchandises transportées ne quittent pas la région, les courtes distances étant quasi exclusivement assurées par la voie routière. Le rail est privilégié en revanche pour les plus longues distances, la voie navigable étant très concentrée sur les échanges avec la Haute-Normandie, qui représentent près de la moitié du tonnage transporté, en particulier les ports de Rouen et du Havre, assurant essentiellement le transport de matériaux de construction, et, dans une bien moindre mesure, de combustible. La part du transport aérien se monte à 2,2 millions de tonnes, assuré à 88 % par les deux principaux aéroports parisiens. Les marchandises sont majoritairement échangées avec les États-Unis d'Amérique et le Sud-Est asiatique.
Le transport routier de marchandises domine largement dans la région, avec plus de 200 millions de tonnes transportées par la route en 2008. Les transports ferroviaires ou fluviaux n'en ont assuré que de dix à quinze millions de tonnes chacun la même année. La part modale de la route atteignait alors 89,9 %, contre 5,4 % pour la voie navigable et 4,8 % pour le rail.
Durant les années 1990, on compte chaque jour plus de 500 convois de fret sur les lignes ferroviaires régionales, transportant près de 240 000 tonnes de marchandises. Si la dimension de l'agglomération peut expliquer les volumes constatés, c'est avant tout la situation de carrefour de la région qui explique l'importance des flux, majoritairement de transit. Ainsi, le trafic généré par la région elle-même peut être évalué à 50 000 tonnes en moyenne quotidienne, pour 90 000 tonnes de flux inter-régionaux.
Les principaux flux observables relient le Nord au Sud-Est, ou les produits lourds de l'industrie métallurgique dominent, et l'Est à Ouest liant la Lorraine et l'Alsace à la basse-Seine et à la Bretagne. D'autres flux de moindre importance existent, parfois orthogonaux, dont la présence en Île-de-France s'explique pour partie par la médiocrité des liaisons ferroviaires transversales, souvent mal équipées.
Si les axes radiaux Paris - Lille, Paris - Bruxelles, Paris - Bordeaux et Paris - Le Havre sont les plus fréquentés, c'est la ligne de Grande Ceinture, particulièrement à l'Est de Paris, qui détient le record national pour le trafic fret.
Le transport ferroviaire de marchandises demeure relativement stable. La part des marchandises importées dans la région représente environ le double en volume des marchandises exportées, ce qui s'explique par les besoins d'une importante population et la quasi-absence d'exportation de matières premières ou de produits énergétiques ; la part du trafic interne reste très faible.
Le transport combiné, après une hausse jusqu'en 2001, est désormais en recul. Il dépassait trois millions de tonnes en 2008.
Paris est le premier port fluvial de France avec un trafic de 21 millions de tonnes en 2005. Les installations du port sont échelonnées le long de la Seine et des canaux de la Ville de Paris : le canal Saint-Denis et le canal de l'Ourcq.
Les terminaux les plus importants sont le Port de Gennevilliers et le Port de Bonneuil-sur-Marne. L'activité est gérée par le Port autonome de Paris. Le trafic est constitué majoritairement par les matériaux de construction (sable, gravier, déblais) (15,8 Mt), suivi par les produits agricoles (1,7 Mt), les combustibles (0,9 Mt) et les conteneurs (0,8 Mt).
Le trafic de marchandises par voie fluviale au port de Gennevilliers demeure relativement stable, la part des marchandises importées dans la région étant en moyenne le triple de celle des marchandises exportées. Le transport de conteneurs est, lui, en augmentation rapide et constante : il a été multiplié par quatre entre 2000 et 2007.
Le transport aérien de marchandises est quant à lui en augmentation constante : il a doublé entre 1998 et 2008.