Rio de Janeiro ist eine bedeutende Hafenstadt an den Schifffahrtsrouten, die die Küstenstädte im Nordosten des Landes mit den wirtschaftlich stärker entwickelten Gebieten im Südosten Brasiliens verbinden. Mit den anderen Teilen des Landes ist die Stadt durch ein ausgedehntes Netz an Eisenbahn- und Fluglinien verbunden. Im Februar 2000 wurde am Galeão - Antônio Carlos Jobim International Airport von Rio de Janeiro ein neues Terminal mit einer Kapazität von bis zu acht Millionen Passagieren pro Jahr fertiggestellt. Neben den Internationen Flughafen gibt es noch den lokalen Aeroporto Santos Dumont für den Inlandsverkehr.
Neugebaute Straßentunnel und die Rio-Niterói-Brücke, die sich 14 Kilometer über die Guanabara-Bucht nach Niterói erstreckt, haben den Pendlerverkehr, der regelmäßig zu Staus führte, etwas entlastet.
Die Metrô Rio de Janeiro wurde am 15. März 1979 eingeweiht und befährt heute zwei Linien mit einer Länge von 36,9 Kilometern und 32 Bahnhöfen. Beide Linien stehen beim Bahnhof Estacio miteinander in Verbindung. Weitere vier Linien sind in Planung. Darunter eine privat finanzierte Strecke vom Bahnhof Carioca an der Linie 1 durch einen Unterwassertunnel unter der Guanabarabucht nach Niteroi und São Gonçalo. Betreibergesellschaft der U-Bahn ist Opportrans–Concessão Metroviária S.A.
Am 30. Januar 1859 nahm die erste Pferdestraßenbahn der Stadt ihren Betrieb auf. Die sieben Kilometer lange Strecke zwischen Rio de Janeiro und dem Vorort Tijuca war nach New York (1832), Paris (1855), Santiago de Chile (1857) und Mexiko-Stadt (1858) die fünfte der Welt.
Am 8. Oktober 1892 eröffnete der Vizepräsident Brasiliens, Floriano Peixoto, zwischen Largo da Carioca und Largo do Machado in Rio de Janeiro die erste elektrische Straßenbahn des Landes. Durch den zunehmenden Autoverkehr wurde das früher umfangreiche Netz fast vollständig stillgelegt. Die Straßenbahn befährt heute nur noch einen acht Kilometer langen Streckenabschnitt nach Silvestre (Anschluss an die Corcovado Bergbahn) und Paula Mattos, beide Stationen im Stadtteil Santa Teresa gelegen. Die Lage der Straßenbahn außerhalb des Stadtzentrums und die spektakuläre Strecke von der stadtseitigen Endstation über ein früheres Aquädukt bewahrte sie vor der Stilllegung. Neben der Straßenbahn in Braunschweig ist diese Bahn die letzte auf der Welt, die mit der Spurweite 1.100 Millimeter betrieben wird.
Auf den 704 Meter hohen Corcovado führt eine Bergbahn. Die meterspurige Zahnradbahn wurde 1884 eröffnet. Den Gipfel konnte man allerdings erst ab dem 1. Juli 1885 erreichen. Der Auftrag für die Bahn wurde bereits am 7. Januar 1882 durch Kaiser Dom Pedro II. erteilt. Die beiden Ingenieure Teixeira Soãres und Francesco Passos erhielten eine Konzession für den Bau der Bahn. Im Jahre 1910 wurde die eingleisige Strecke durch die Sulzer AG aus der Schweiz elektrifiziert. Sie war damit die erste elektrisch betriebene Bahn in Brasilien.
Trolleybusse fuhren zwischen dem 3. September 1962 und April 1971 in der Stadt.