Autobahnen
Die Stadt hat über Autobahnen Verbindung in alle Teile des Landes. Von Chicago gehen ein halbes Dutzend Interstates aus. Allerdings befinden sich die Fahrzeuge auf den Expressways von und zur Innenstadt während der Hauptverkehrszeit meist im Stau. Die berühmte Route 66 ist zwar schon seit 27. Juni 1985 außer Betrieb, aber die I-55 Richtung Südwesten nach St. Louis, und danach die I-44 und die I-40, folgen überwiegend derselben Route.
Die Interstate 55 in Chicago beginnt bei Laplace (Louisiana) (etwa 40 Kilometer westlich von New Orleans) wo sie von der Interstate 10 abzweigt, bis nach Chicago wo sie auf den U.S. Highway 41 (Lake Shore Drive) neben McCormick Place zustößt. In der Metropolregion Chicago wird sie Adlai E. Stevenson Expressway genannt, zu Ehren eines wichtigen Politikers aus Illinois. Der Abschnitt zwischen Chicago und St. Louis läuft parallel zur oder auf der Strecke der ehemaligen Route 66.
Die Interstate 57 führt von dem südlichen Ende der Dan Ryan Expressway in Chicago, wo sie die Interstate 94 verlässt, über Champaign (Illinois) und Cairo (Illinois) nach dem Ort Miner im Südosten von Missouri, wo sie mit der Interstate 55 zusammentrifft.
Eisenbahnverkehr
Die Stadt ist mit mehreren Rangierbahnhöfen größter Eisenbahnknotenpunkt der Welt. Mit dem Rückgang des Personenaufkommens im Laufe des 20. Jahrhunderts verschwanden die meisten der früher sechs Fernbahnhöfe aus dem Bild der Stadt. Einzig die Union Station überlebte in reduzierter Form und wird von Amtrak bedient (siehe auch Bahnhöfe in Chicago).
In der Stadt hat mit der 1882 gegründeten Belt Railway of Chicago (BRC) die größte Rangiereisenbahngesellschaft der USA ihren Sitz. Sie betreibt eine Strecke von 45 Kilometer, sowie Gleisanlagen von insgesamt 885 Kilometer in und um Chicago. Der Rangierbahnhof Clearing Yards hat eine Länge von neun Kilometer und nimmt ein Fläche von 318 Hektar ein. Er ist zweiseitig und in beiden Richtungen mit Gleisbremsen ausgerüstet, seine Richtungsharfen haben in Richtung Westen 36 und in Richtung Osten 56 Gleise. Die Gesellschaft hat 520 Beschäftigte und bewegt jeden Tag rund 8.400 Güterwagen. Außerdem stellt die BRC die Anschlüsse zu rund 100 Industriebetrieben her.
Ehemalige Eisenbahngesellschaften mit Sitz in Chicago waren: Chicago and Northwestern Railway (1859–1995), Chicago, Burlington and Quincy Railroad (1849–1970), Chicago Great Western Railroad (1885–1968), Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad (1847–1986), Chicago, Rock Island and Pacific Railroad (1847–1980) und Illinois Central Railroad (1851–1999)
Flugverkehr
Der O'Hare International Airport in Chicago ist mit einem jährlichen Passagieraufkommen von rund 70 Millionen Fluggästen der nach Atlanta am stärksten frequentierte Flughafen der Welt. Er wurde nach Edward O'Hare, einem Kampfflieger aus dem Zweiten Weltkrieg, benannt. O'Hare ist das wichtigste Drehkreuz (Hub) von United Airlines, deren Firmenzentrale in der Nähe liegt, und der zweitgrößte Hub für American Airlines.
Der Midway Airport liegt im Südwesten der Stadt. Der vor allem von vielen Billigfluggesellschaften angeflogene Flughafen ist trotz kräftiger Expansion in den letzten Jahren kleiner als O'Hare. Bevor in den späten 1950er Jahren der Lokalrivale O'Hare ihn überholte, war Midway der am stärksten frequentierte Flughafen der Welt und eines der zentralen Luftfahrt-Drehkreuze für US-amerikanische Fluggesellschaften. United Airlines hatte hier ihr Hauptquartier, und auch American Airlines war vor ihrem Umzug nach New York in den 1930ern hier beheimatet.
Das Meigs Field war ein Flughafen auf einer Halbinsel im Michigansee vor Chicago. In einer umstrittenen Aktion veranlasste Bürgermeister Richard M. Daley am 30. März 2003, mitten in der Nacht, die Zerstörung der Landebahn. Mit schwerem Gerät wurden große „X“ in die Landebahn gegraben. Da weder die Federal Aviation Administration noch die Eigentümer der sich am Boden befindenden Flugzeuge informiert wurden, befanden sich nach dieser Aktion 16 Flugzeuge auf dem Flugplatz, ohne dass dieser über eine intakte Startbahn verfügte. Später erlaubte man diesen Flugzeugen von der Rollbahn aus zu starten.
Schifffahrt
1825 wurde Chicago durch den Erie-Kanal mit dem Atlantik verbunden, und 1848 der „Illinois- und Michigankanal“ als Verbindung des Chicago Rivers mit dem in den Golf von Mexiko mündenden Illinois River fertig gestellt. Diese Lage am Knotenpunkt der Nord-Süd- und West-Ost-Wasserstraßen, die damals die wichtigsten kontinentalen Transportrouten darstellten, brachte dem Handel und Wachstum der ohnehin bereits bedeutenden und stark wachsenden Handelsstadt erneut einen enormen Aufschwung. Bis 1854 wurde der „Illinois- und Michigankanal“ auch von vielen Passagierschiffen befahren, was sich dann jedoch mit der Fertigstellung einer parallel zum Kanal verlaufenden Eisenbahnstrecke änderte.
Ab 1871 erreichten Chicago mehr Güterschiffe als die anderen großen Hafenstädte New York, Philadelphia, Baltimore, Charleston und San Francisco zusammen. 1889 liefen mehr als 22.000 Schiffe Chicago an, womit der Stadthafen an den Ufern des Flusses, zumindest was die Schiffsfrequenz betraf, zum damals größten der Welt wurde. Danach sank die Bedeutung des Hafens jedoch wieder, da der Höhepunkt des Gütertransports am Wasser aufgrund der rasch wachsenden Erschließung der wichtigen Handels- und Industriestädte des Kontinents durch Eisenbahnstrecken bereits überschritten war.
Ab dem Jahr 1900 wurde der „Illinois- und Michigankanal“ durch den größeren Chicago Sanitary and Ship Canal zusehends abgelöst. Dieser verbindet seit 1933 – dem Jahr der Stilllegung des „Illinois- und Michigankanals“ – als einziger den Michigansee über den Chicago River mit dem Illinois River. 1910 kam noch der Norduferkanal (North Shore Canal) dem Chicagoer Kanalsystem hinzu, welcher nur einige Kilometer nördlich von Chicago – in der Vorstadt Wilmette – an den Michigansee anschließt, um nur wenige Kilometer weiter südlich, noch innerhalb des Stadtgebiets von Chicago, in den Chicago River zu münden. 1922 wurde das Wasserstraßensystem schließlich um den Calumet-Sag-Kanal erweitert, der südwestlich von Chicago den Sanitary and Ship Canal mit dem Fluss Little Calumet verbindet. Dieser mündet im Süden des Chicagoer Stadtgebietes in den Calumet River, wohin sich der Industriehafen seither nach und nach verlagerte, weshalb der Chicago River als Güterweg heute kaum noch eine Rolle spielt.