Het stadsvervoerbedrijf RET exploiteert (sinds het jaar 1927) in de stad Rotterdam en omstreken bussen en trams en sinds 1968 eveneens het vervoer per metro. Vanaf 10 september 2006 exploiteert de RET verder nog een spoorlijn, immers de voormalige Hofpleinlijn als RandstadRail-lijn. Sinds 3 september 2007 rijdt deze RandstadRail tussen Rotterdam-Hofplein en Den Haag Centraal Station.
Per trein is Rotterdam vanaf een heleboel nationale en internationale stations direct te bereiken. Directe bestemmingen zijn ondermeer: Eindhoven, Breda, Venlo, Roosendaal, Vlissingen, Den Haag, Haarlem, Schiphol, Amsterdam, Utrecht, Leiden, Dordrecht, Leeuwarden, Groningen, Enschede, Hoek van Holland, Antwerpen, Brussel en Parijs.
Daarnaast is het mogelijk om elke dag met de Thalys naar vanuit Rotterdam naar Parijs te reizen. In de zomer is het verder mogelijk om direct naar bestemmingen zoals Avignon en Marseille te reizen. In de winter is dit mogelijk naar bijvoorbeeld Bourg-Saint-Maurice. Deze bestemmingen zijn in de genoemde periode één maal per week op zaterdag te bereiken met behulp van de Thalys.
Het meeste treinverkeer komt van en naar station Rotterdam Centraal dat gelegen is aan het Stationsplein. Rotterdam Centraal wordt tussen 2007 en 2012 vervangen door een nieuw station. Andere stations in Rotterdam zijn: Blaak, Lombardijen, Alexander, Noord, Stadion (alleen wanneer er evenementen worden gehouden) en Zuid. Binnen de Rotterdamse gemeentegrenzen liggen verder nog de stations Hoek van Holland Haven en Hoek van Holland.
Rotterdam beschikt over een goed georganiseerd metro- en tramnetwerk. In het jaar 1968 was de stad de eerste in Nederland met een metro. Er zijn twee metrolijnen.