San Francisco è considerata una delle migliori città americane in fatto di trasporti pubblici. La maggior parte dei servizi è offerta dalla San Francisco Municipal Railway (Muni). Una enorme flotta di autobus a gasolio e di filobus elettrici serve le quasi 40 linee collegando virtualmente ogni punto della città. Un biglietto costa 1.5 dollari ed è valido per 90 minuti dalla sua vidimazione. Parte dei collegamenti, specialmente nelle zone periferiche di Sunset e Richmond è operata da tram, sempre gestiti dal Muni. Una linea di tram speciale, la F, segue tutta Market Street e l'Embarcadero fino al Fisherman's Wharf. La particolarità sta nel fatto che il servizio è coperto da tram d'epoca provenienti da diverse città.
Il Cable Car, un sistema di tram trainati da un cavo in costante movimento sotto la sede stradale, è un altro mezzo pubblico caratteristico. Sono in operazione tre linee che collegano Downtown al Fisherman's Wharf ed il Financial District a Nob Hill.
Il sistema di collegamento più efficiente con tutte le città della Bay Area è rappresentato dal BART, il Bay Area Rapid Train. Attualmente composto da 5 linee, tutte transitanti attraverso San Francisco (lungo e sotto Market Street), in pochi minuti permette di portare una grande quantità di pendolari dal centro della città a molti altri paesi sulla baia.
Il Transbay Terminal in South of Market rappresenta una stazione di corriere a lunga percorrenza, ad esempio quelle della Greyhound, e allo stesso tempo come centro di riferimento per autobus regionali, come l'AC Transit (che porta verso la contea di Alameda, dall'altro lato della baia), il SamTrans (verso San Mateo County) e il Golden Gate Transit (verso Marin County). L'Amtrak (la rete ferrovia americana) dispone di uno shuttle bus the collega San Francisco alla sua sua stazione a Emeryville (vicino ad Oakland, dove la vecchia stazione è in disuso dopo i danni subiti con il terremoto di Loma Prieta del 1989). A South Beach, non lontano dal Transbay Terminal, c'è la stazione ferroviaria del Caltrain che collega San Jose e la Silicon Valley.

San Francisco è servita da tre grandi aeroporti internazionali: il San Francisco International (codice ICAO KSFO), si trova 13 miglia a sud della città nella contea di San Mateo, ma su terreno che fa parte a tutti gli effetti della città di San Francisco. È uno dei principali hub della United Airlines. Dispone di 4 piste ma durante il boom economico della fine degli anni '90 sono iniziati progetti per il suo ingrandimento, poi accantonati dopo il periodo di recessione post 11 settembre 2001. Attualmente nell'aeroporto transitano quasi 33 milioni di passeggeri l'anno facendolo diventare il 14esimo più grande scalo degli Stati Uniti e il 23esimo al mondo. Il secondo aeroporto della Bay Area, utilizzato per lo più da compagnie low cost e per voli interni agli Stati Uniti, è il Metro Oakland International (codice ICAO KOAK). A sud della baia è poi operativo il Mineta San Jose International (codice ICAO KSJC). I primi d gli scali sono collegati dal BART.
Sono poi presenti nella baia un'infinità di piccoli aeroporti per aerei da turismo o business jet; se ne trovano a Palo Alto, Hayward, Buchanan, Half Moon Bay e San Carlos. La Marina degli Stati Uniti ha poi una base aerea a Moffet Field presso Mountain View, nella Silicon Valley; una seconda base NAS (Naval Air Station), ora dismessa, era presente ad Alameda, oltre il Bay Bridge.



Il Port of San Francisco era un tempo il giù grande e trafficato porto marittimo della West Coast. Era formato da una fila di moli perpendicolari alla costa, dove i mercantili ormeggiavano e, tramite gru portuali e il duro lavoro degli scaricatori di porto, le merci venivano stoccate nei magazzini limitrofi. Nel porto di San Francisco attraccavano cargo da e per destinazioni oltre Pacifico e oltre Atlantico. Su questi moli nel 1934 si è svolto un importante evento per i movimenti sindacali americani: il famoso West Coast Longshore Strike, sciopero che ha paralizzato per diverso tempo l'intera attività marittima.
Al giorno d'oggi, però, l'intera attività portuale, basata su carico e scarico di container, è stata spostata nei moli del porto di Oakland, dall'altro lato della baia e il porto di San Francisco ha perso molta della sua importanza.
Molti moli sono rimasti allo stato di ruderi fino agli anni della demolizione dell'Embarcadero Freeway, nella quale occasione il frontemare di San Francisco ha riaperto i battenti e ha subito una pesante opera di ristrutturazione. Il punto focale del porto è il Ferry Building, appena restaurato, che opera ancora, e che ospita una flotta di navi passeggeri che trasportano i pendolari e i turisti tra i diversi porti della baia. Gli altri moli, sono pure loro dediti ad ospitare più attrazioni turisti che attività commerciali. I moli dal 33 in su (numerati dispari a ovest del Ferry Building e pari ad est) sono oramai parte integrante del Fisherman's Wharf e da lì salpano crociere verso le isole della baia, verso i ponti, verso altre città nonché giri turistici con mezzi come elicotteri o palloni aerostatici.