Die Stadt Mainz ist in ihrem weiteren Innenstadtbereich sowie in einzelnen Vororten (vor allem Mombach und Weisenau) zunehmend großstädtisch geprägt. In anderen Vororten (z. B. Drais, Finthen oder Marienborn) blieb der dörfliche Charakter weitgehend bestehen, auch wenn sich in den vergangenen Jahrzehnten das Ortsbild in den Stadtteilen teilweise veränderte (z. B. in Finthen mit den Neubaugebieten Katzenberg und Römerquelle). In der Innenstadt selbst sind jedoch auch viele andere Elemente des Städtebaus erhalten geblieben. Noch klar an das mittelalterliche und frühneuzeitliche Stadtbild erinnert die heutige „Altstadt“ mit ihren verwinkelten Straßen und Gassen rund um die Augustinerstraße. Dort finden sich auch bis heute noch Fachwerkhäuser. Große Teile der historischen Altstadt, vor allem nördlich der Ludwigsstraße, wurden durch die britischen Luftangriffe auf Mainz im Zweiten Weltkrieg beschädigt, später abgerissen und modern überbaut.

In den 1960er-Jahren bestanden in Mainz Pläne zur Errichtung zweier Stadtautobahnen. Dabei waren einerseits eine Nord-Süd-Strecke geplant, welche von der Anschlussstelle Mainz-Mombach auf der Schiersteiner Brücke durch das Industriegebiet Mombach vorbei am Hauptbahnhof, durch einen Tunnel unter der Oberstadt hindurch und über eine Hochstraße vorbei an Weisenau bis zur Anschlussstelle Mainz-Laubenheim an der A 60 führen sollte und andererseits ein Abzweig von besagter Nord-Süd-Strecke nordwestlich vom Hauptbahnhof, um an die nur zwei Kilometer westlich gelegene Anschlussstelle Mainz-Gonsenheim an der A 643 anschließen zu können. Über eine mögliche Weiterführung dieser kurzen Ost-West-Strecke, möglicherweise über den Rhein, gibt es heute keine gesicherten Erkenntnisse mehr. Von beiden Planungen wurden nur kleine Einzelbestandteile umgesetzt, welche niemals als Autobahn genutzt wurden. Dazu zählen die Führung der Mombacher Straße als Hochstraße im Bereich des Hauptbahnhofs (mit autobahngerecht ausgebauten Zufahrtsrampen, die 1998 teilweise abgerissen wurden); die etwa 1,5 Kilometer lange Hochstraße in Mombach, die die Mombacher Straße in Hartenberg-Münchfeld mit der Rheinallee in Mombach verband und bis heute vorbereitete Abfahrtsstümpfe für die Ost-West-Anbindung aufweist (wurde 2021 gesperrt und zum Abriss freigegeben) sowie ein 270 Meter langes, voll ausgebautes Autobahnstück am Ende der Anschlussstelle Mainz-Gonsenheim, welches nie in Betrieb ging.

Am Mainzer Hauptbahnhof halten täglich 104 Fernverkehrszüge. Dabei wird er täglich von 60.000 Personen genutzt. Mainz ist an das Intercity-Express-, Intercity- und Eurocity-Netz der Deutschen Bahn angebunden. Fernzüge erreichen die Stadt dabei aus Nordwest über die linksrheinische Strecke aus Richtung Köln über Koblenz und zwei Züge am Tag über den Wiesbadener Abzweig der Hochgeschwindigkeits-Neubaustrecke Köln–Frankfurt. Nach Süden fahren die Fernzüge über Mannheim bis Basel und Interlaken und über Frankfurt Flughafen nach Frankfurt Hauptbahnhof.