ถนนสายหลักในพื้นที่เขตได้แก่ ถนนพระรามที่ 1 (ต่อเนื่องเป็นถนนเพลินจิตและถนนสุขุมวิท) ตัดผ่านพื้นที่เขตในแนวนอนทางทิศเหนือ ถนนพระรามที่ 4 เป็นเส้นแบ่งเขตการปกครองทางทิศใต้ โดยถนนที่เชื่อมระหว่างถนนทั้ง 2 สายนี้ ได้แก่ ถนนรองเมือง ถนนจารุเมือง (ต่อเนื่องเป็นถนนพระรามที่ 6) ถนนบรรทัดทอง ถนนพญาไท ถนนอังรีดูนังต์ และถนนราชดำริ นอกจากนี้ก็ยังมีถนนหลังสวน ถนนวิทยุ ถนนสารสิน ถนนจรัสเมือง ถนนเจริญเมือง ทางพิเศษเฉลิมมหานคร และทางพิเศษศรีรัช

การคมนาคมระบบรางนั้น สถานีรถไฟกรุงเทพ หรือที่นิยมเรียกกันว่า สถานีรถไฟหัวลำโพง ตั้งอยู่ในแขวงรองเมือง เป็นสถานีรถไฟกลางของกรุงเทพมหานคร โดยรถไฟจะออกจากสถานีนี้ไปสู่จุดหมายปลายทางทั่วประเทศ

ในส่วนของระบบขนส่งมวลชนด้วยรถไฟฟ้านั้น เขตปทุมวันมีรถไฟฟ้ามหานคร สายเฉลิมรัชมงคล ได้แก่ สถานีหัวลำโพง สถานีสามย่าน สถานีสีลม และสถานีลุมพินี ตั้งอยู่ริมแนวเขตทางทิศใต้ ส่วนรถไฟฟ้าบีทีเอสก็มีสถานีสยามซึ่งเป็นสถานีหลักอยู่ในเขตนี้ เป็นจุดเชื่อมต่อของสายสีลมกับสายสุขุมวิท สถานีรถไฟฟ้าอื่น ๆ ในพื้นที่เขตปทุมวัน ได้แก่ สถานีสนามกีฬาแห่งชาติ สถานีราชดำริของสายสีลม สถานีชิดลมและสถานีเพลินจิต ของสายสุขุมวิท

การสัญจรทางน้ำก็ยังมีอยู่ คือ เรือด่วนที่บริการในคลองแสนแสบ ซึ่งเป็นคลองแบ่งเขตปกครองแคบ ๆ ทางทิศเหนือ