西北区曾有过漫长的没有铁路、没有好公路、没有定期航线的历史。1945年陇海铁路铺轨到天水，但通车时间4个月，列车时速仅4公里。此后即因泥石流、滑坡而告中断。1952年陇海路西延至兰州并于国庆节通车。1958年包兰线和宝成线建成，宁夏通车，陇南地区东部有了铁路。1963年初兰新线修到乌鲁木齐。此后南疆线吐鲁番—库尔勒段于1984年正式交付使用，目前已延伸到喀什。北疆线修到阿拉山口，从连云港到鹿特丹的新亚欧大陆桥贯通大西北，彻底改变了西北的陆路交通状况。兰（州）青（海）线、干（塘）武（威）线、宝（鸡）中（卫）线、兰（州）阿（干）线、狄（家台）红（会）线、兰（州）永（靖）线、马（营）赛（汗桃来）线、嘉（峪关）三（岔口）线、石（嘴山）汝（箕沟）线等干线、支线和专用线的建成，既促进了西北与邻区（如青藏、晋陕蒙区）的交流，更加速了区内矿区建设和矿产品外运。
公路交通发展更为迅速。尽管公路网远不如东部各地稠密，但四通八达已是名实相符。110线连接银川与北京，309线和310线自兰州分别东达荣城和连云港，312线自伊宁贯穿西北区东至上海，212线和213线自兰州南抵重庆、成都、昆明和西双版纳首府景宏，215线自柳园到格尔木，会合109线直达拉萨，216线和217线从阿勒泰分头南下穿越准噶尔盆地和天山到库尔勒和库车，218线从伊宁经天山、沿塔里木河下游到阿尔金山麓的若羌，219线自叶城经阿里到拉萨，314线使乌鲁木齐与喀什、阿克苏、库尔勒等南疆城市连接为一体，315线从喀什沿昆仑山北麓和柴达木盆地直达西宁。特别值得一提的是，北起三台，南到艾纳克，全长500余公里、呈南北向穿越塔克拉玛干沙漠的公路，其意义远不只保障了塔中油田的建设，而是创造了人类奇迹。
西北区公路宽阔平直，大多铺设了黑色路面，高山多雪地段设有防治风雪流的导板，风沙地段有防沙设施。这些公路的修筑对于巩固国防、加强各民族团结和促进西北社会经济发展都有重要意义。
民航仅有乌鲁木齐、兰州、银川三个空港有定期航班往返东部沿海各地。新疆因其地域辽阔，乌鲁木齐与阿勒泰、富蕴、克拉玛依、伊宁、喀什、和田、若羌、库尔勒间开辟了区内航线。甘肃因其东西狭长，兰州与敦煌、嘉峪关、庆阳间有省内航班，很好地弥补了地面交通耗费时间过多的不足。