Der Kingsford Smith International Airport ist der größte Flughafen Australiens und eine Drehscheibe für den internationalen Luftverkehr. Zur Bewältigung des kontinuierlich steigenden Passagieraufkommens genehmigte die australische Regierung 1991 den Bau einer dritten Startbahn. Der Flughafen Bankstown ist weitgehend dem regionalen und privaten Verkehr vorbehalten.
Die Stadt ist auch im Straßen-, Schienen- und Schiffsverkehr ein überregional bedeutender Verkehrsknotenpunkt. Sydney hat über den Hume Highway Verbindung mit Melbourne und dem Monaro Highway mit den Snowy Mountains, dem höchsten Gebirge Australiens. Sydneys Hauptbahnhof Central Station ist der östliche Endpunkt der Transaustralischen Eisenbahn nach Perth.
Verbindungen bestehen auch nach Adelaide (mit Indian-Pacific), nach Alice Springs (mit dem Ghan), nach Melbourne (mit dem Melbourne Express) und nach Canberra (CountryLink). In Richtung Brisbane/Gold Coast: Von Sydney nach Murwillumbah mit dem Murwillumbah XPT, von Murwillumbah weiter mit Sunstate Charters nach Surfers Paradise/Brisbane. Oder direkt mit dem Brisbane XPT.
Für den Regionalverkehr ist die Eisenbahngesellschaft CityRail zuständig. Die Ursprünge von CityRail reichen bis ins Jahr 1855 zurück, als zwischen Sydney und Parramatta die erste Eisenbahnlinie von New South Wales eröffnet wurde. Die Regionallinien führen zu Orten, die bis zu 160 Kilometer vom Stadtzentrum entfernt sind; das Netz reicht bis nach Newcastle im Norden, Lithgow im Westen, Goulburn im Südwesten sowie Wollongong, Kiama und Port Kembla im Süden.
Von Sydney gibt es internationale Verbindungen nach Europa, den USA und Hongkong. Passagierschiffe legen am Darling Harbour Passenger Terminal an, Kreuzfahrtschiffe am Sydney Overseas Passenger Terminal in der Sydney Cove beim Circular Quay.