东周安王十五年（公元前387年），吴起对岭南用兵时曾修通从湖南道县、江华一带经县岭隘口至贺县、富川、钟山等地通道。唐代修通的桂邕驿道，成为斜贯广西的重要驿道之一。长寿元年（692年）修筑的相思埭，是古代中原“经略两粤，定边云贵”的重要航道。北宋初，桂邕驿道是北方统治者到贵州采购马匹的“买马路”。清代，境内驿道经过修整，路面铺有石料，路况大为改善。另有6条便道通往邻县，方便了县际之间的物资交流。光绪年间，县内有桥梁110座，渡口42个，遍布全县乡村。
民国14年（1925年），民办修筑桂（林）永（福）公路，创境内修筑公路之先。26年，境内已有汽车从事客货运输。28年，纵贯区境的湘桂铁路通车。至29年，临桂县公路有县道92公里，能通汽车52公里；乡道251公里，能通汽车22公里；建桥梁22座；建涵洞25个。义宁县有县道40公里，能通汽车25公里；乡道27公里；建桥梁16座；建涵洞124个。33年，为阻止日军入侵，境内公路奉令破坏。38年，临桂区公路通车里程仅29公里。解放后，对在战争中破坏的公路进行修复，至1955年共修复公路112公里。1957年，开展“全民大办公路”。至1964年，全县以民办公助的形式修建公路8条，全长46.5公里，地方投资16.2万元，群众投工46.7万个。1966年，中国人民解放军在境内投资修建国防公路。至1971年，修通两江至泗顶、两江至五通、五通至潭下路段，境内长47.24公里。1990年，区境有国道71.5公里，省道42.9公里，区道45.34公里，乡道67.5公里。
进入21世纪，临桂区交通发达，集航空、铁路、公路运输网络于一体。
航空：位于临桂区两江镇的桂林两江国际机场占地4.06平方公里，建筑面积17万平方米，拥有T1和T2（在建）航站楼混凝土辅筑面积65万平方米。飞行区登记为4F，跑道长3200米，设计年飞行量4.2万架，设有空客A380机型专用停机位，年旅客吞吐1000万人次。拥有国际国内航班50多条，20万家航空公司飞行桂林机场，可通航29个国内城市和香港、澳门及韩国、曼谷等。去往机场可以在上海路航空酒店坐机场大巴前往，临桂区可以坐出租车前往。
铁路：
湘桂铁路系统：北起衡阳南至凭祥，于民国时期修建的单线非电气化铁路，旧时为广西北上中原南下对接越南的铁路大动脉，现主要担任货运和少量客运业务。位于临桂区的二塘站和横山站于上世纪铁路大提速期间已经停办客运。在桂林西站建成后二塘站货运功能将迁移。
衡柳铁路系统：北起衡阳南至柳州，200KM/H双线电气化设计标准，是目前广西北上中原南下至北部湾城市的铁路大通道，也是承担桂林市旅客北上和南下的主要运输线路。出省北上动车和管内旅客动车主要在桂林站乘坐，普通旅客列车主要在桂林北站乘坐。
贵广高速铁路系统：300KM/H设计时速，250KM/H运营时速，北起贵阳北南至广州南。临桂区内设置五通站，为贵广高铁线上中间站，车站禄属桂林车站管辖，位于五通镇茶场，车站站房建筑面积2997㎡，建筑主体高度15.35米，设两站台4股道。
五通站：贵广高速铁路系统中间站，位于临桂区五通镇茶场方向，主要服务临桂区北片乡镇和龙胜县搭乘贵广动车的旅客。目前临桂乘坐贵广线方向的火车主要还是在桂林站、桂林北站。
桂林站：目前主要服务湘桂和衡柳铁路系统旅客，主要停靠北上中原方向（长沙、武汉、南昌、郑州、北京等）、东部方向（上海、杭州、南京等）跨省动车组、南下柳州、南宁、北海、梧州、贺州方向管内动车，茂名、湛江、凭祥方向管内普通旅客列车。前往桂林站坐88、91路可以直达。
桂林北站：主要服务贵广、衡柳、湘桂系统旅客，车站分衡柳场和贵广场。贵广场主要始发贵阳和广州方向动车组，以及停靠贵阳至广州过路动车组。衡柳场主要始发和停靠衡柳线、湘桂线上开往长沙、北京、西安、郑州、武汉、南昌、青岛、哈尔滨、福州、深圳、昆明、成都、重庆、上海、南京、海口、长春、九江、宁波、合肥、包头、徐州等方向的跨局普通旅客列车（Z、K、T开头），始发和终到南宁铁路局管内南宁、柳州、北海、贺州方向的动车组和凭祥、茂名、湛江方向的普通旅客列车。前往桂林北站坐88、91到达机场路口转1路、301路或者在桂林站转乘100路、99路。
桂林西站：承担桂林市货运功能和贵广正线上由广州和贵阳始发的非终到桂林的动车组，市区乘坐22B和303路可以到达。
两大站的主要分工即：桂林站主要始发和停靠跨省长途旅客动车组和广西区内短途动车组，5511/5512、5505/5506、Z5/6、K651/2、K985/6次少量普通列车。桂林北站主要始发和终到去往广州、贵阳方向的动车组，始发和终到广西区内动车组、普通列车，始发和停靠跨省长途普通列车。
临桂区铁通营业（临桂交警队对面）设有南宁铁路局火车票代售点。
水运：水路有湘江和漓江，沿漓江经梧州与珠江相联，可直达广州，香港和澳门。
公路：境内有桂（桂林）海（北海）高速公路、机场专用公路、广州至成都321国道、桂林至浮石20171省道和筹建中的桂（桂林）梧（梧州）高速公路，形成东通广东，北上湖南，西达四川，南至北海、湛江的交通网络，是桂林市的西大门。目前在建桂林-三江高速，建成后更为便捷的连接三江、湘西、贵州。
临桂汽车站与桂林汽车总站联网售票，可以购买由桂林汽车客运总站出发的直达快巴车票，桂林汽车客运总站自动售票机可以取广西966800票务网、巴士100，由桂林总站或桂林北汽车站出发的网购车票。
公共交通：区内有85路、86路、88路、89、91路、81路线公交车直达桂林市老城区一票制2元，城区内有61、62、63、64公交线路一票制1元。501路跨区县公交由临桂公交秧塘临时车场发车，终点站至永福县苏桥镇东街，一票制2元。
