Die Modernisierung des Straßennetzes der Stadt gestaltete sich besonders schwierig, da die Straßen der alten Stadt Edo sehr eng und gewunden und für den Autoverkehr völlig ungeeignet waren. Vor den Olympischen Spielen, die im Jahre 1964 in Tokio stattfanden, wurden jedoch strahlenförmig vom Stadtzentrum ausgehende Hauptverkehrsstraßen und Stadtautobahnen gebaut. Sie verbinden das Zentrum Tokios mit acht neuen Ringstraßen.
Seit den 1960er Jahren ist der private Autoverkehr allmählich zugunsten des öffentlichen Busverkehrs reduziert worden. Der Straßenverkehr wird auch heute noch durch die meist engen Straßen und die fehlenden Parkplätze eingeschränkt.
Seit der Eröffnung des ersten Streckenabschnitts der Tokioter U-Bahn am 30. Dezember 1927 entstand ein Netz mit zwölf Linien und einer Gesamtlänge von 292,6 Kilometern, eines der größten der Welt. Für das Jahr 2007 ist die Inbetriebnahme einer weiteren Linie mit einer Länge von 8,9 Kilometern geplant.
Die U-Bahn von Tokio ist eine der am stärksten in Anspruch genommene U-Bahnen der Welt. Im Unterschied zu den meisten Metros anderer Städte werden auf den verschiedenen Linien der Tokioter U-Bahn Fahrzeuge mit verschiedenen Spurweiten, Stromabnehmersystemen und Spannungen eingesetzt, sodass diese Fahrzeuge jeweils nur auf ihren Linien verkehren können. Die U-Bahn wird von zwei Betrieben geleitet, der Tokyo Metro und der Toei (Verkehrsamt der Präfektur Tokio).
Die Stadt ist auch von einem dichten Netz von S-Bahnen der JR East und privaten Vorortbahnen wie der Keiō-Linie und der Odawara-Linie durchzogen. Wichtigste S-Bahnen sind die Yamanote-Linie und die Chūō-Hauptlinie.
Der öffentliche Verkehr wird außerdem von städtischen und privaten Bussen sowie einer Straßenbahnlinie und diversen alternativen Schienensystemen wie der Yurikamome bewältigt. Über 80 Prozent der beförderten Personen werden in Tokio mit dem Bahnnetz befördert. Trotzdem gibt es in Tokio aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens noch große Probleme.
Weil der Platz knapp ist, liegen einige Fahrschulen auf Dächern. Die älteste, im Norden Tokios, seit 1966 auf einem („Ito-Yokado“) Supermarkt, führt dort 35 Autos, je mit Fahrlehrer, auf imitierten Kreuzungen und Zebrastreifen. Der Motorrad-Unterricht wurde wegen Absturzgefahr gestrichen. Die Idee haben längst auch andere japanische Städte aufgegriffen.