Die Stadt ist über die Interstate I-10 mit Los Angeles im Westen und Tucson (bzw. Mexiko und Texas) im Südosten verbunden. Die I-17 führt in den Norden Arizonas nach Flagstaff.Die I-8 führt im Süden der Stadt über Yuma nach San Diego in Californien.
Der Großraum Phoenix ist verkehrstechnisch mit einer Ringautobahn sowie verschiedenen Stadtautobahnen sehr gut erschlossen. Dennoch kommt es sehr häufig zu Staus und daher wird bis 2008 eine Straßenbahn gebaut, die Valley Metro Rail, welche Phoenix mit dem Flughafen, der Arizona State University und Tempe sowie Mesa verbinden wird. Von der Straßenbahn wird sich auch eine Revitalisierung des Stadtzentrums erhofft.
Im Großraum Phoenix gibt es fünf Flughäfen, den Sky Harbor International Airport, einer der verkehrsreichsten Flughäfen der Welt, den Williams Gateway Airport (aus der 1993 geschlossenen Williams Air Force Base entstanden), den Falcon Field Airport, den Phoenix - Goodyear Muncipal Airport und Scottsdale Municipal Airport in Scottsdale, welche vorwiegend von Privatmaschinen angeflogen werden.