Mit dem Beginn der Meiji-Zeit zwischen 1868 und 1912 wurde in Japan ein Eisenbahnnetz errichtet, in dessen Zentrum Tokio liegt. Die Stadt ist über Hauptlinien mit allen Teilen des Landes verbunden und ein gut ausgebautes Nebenliniennetz durchzieht das nahe Hinterland. Von den wichtigsten Bahnhöfen der Stadt – Ikebukuro, Shibuya, Shinagawa, Shinjuku, Tokio (Hauptbahnhof) und Ueno, in der Nähe befindet sich auch die Ueno-Zoo Monorail – werden täglich mehrere Millionen Pendler befördert. Da die existierenden Hauptverbindungen bald überlastet waren, sind neue Expresslinien (Shinkansen) eröffnet worden. Heute verkehren zwischen Tokio und Fukuoka Hochgeschwindigkeitszüge, die in circa sieben Stunden eine Entfernung von rund 1.070 Kilometern zurücklegen.
Der Flughafen Haneda an der Tokiobucht südlich des Stadtzentrums diente lange Zeit sowohl dem internationalen als auch dem inländischen Flugverkehr, bis im Jahre 1978 der neue Flughafen Tokio-Narita 55 Kilometer östlich des Stadtzentrums in der Präfektur Chiba eröffnet wurde. Auf diesem ist im April 2002 eine zweite Start- und Landebahn in Betrieb genommen worden, die dem Kurz- und Mittelstreckenbetrieb innerhalb Asiens dienen soll. Über den Flughafen Haneda werden heute vorwiegend Inlandsflüge abgewickelt. Auch für den Flughafen Haneda ist eine zweite Landebahn geplant, um der wachsenden Nachfrage nach Inlandflügen nachkommen zu können.
Der Flughafen Narita wird von fast allen internationalen und nationalen Fluggesellschaften angeflogen. Er kann über zwei Bahnlinien erreicht werden. Dies sind der JR Narita Express mit den Haltestellen in Tokio, Shinjuku, Ikebukuro und Yokohama und die private Keisei-Linie mit den Zügen Skyliner und Limited Express, die den Bahnhof Ueno mit dem Flughafen Narita verbinden. Der Flughafen Haneda ist durch die Tokyo Monorail an die Yamanote-Linie angebunden.
Der Hafen von Tokio bildet in der Bucht von Tokio zusammen mit dem Westen von Yokohama und dem Osten von Chiba eine Einheit. 25 Prozent aller Industriegüter werden hier weltweit verschifft. Der jährliche Güterumschlag beträgt damit über 360 Millionen Tonnen. Die meisten Industrien sind am Hafen angesiedelt, was die rasche Expansion der baulichen Maßnahmen erklärt.