Місто є регіональним автодорожнім вузлом. У перспективі планується будівництво окружного автобану. По трасі М-04 можна дістатися до Луганська з Донецька. У південно-східному напрямку ця траса веде з міста до кордону з Росією. На території Донецька російська траса змінює назву на М-21. Автодорога Н-21 проходить через Луганськ з півдня на північ. Південна її частина веде в місто з Донецької області. Північне відгалуження траси дозволяє дістатися до Луганська з Старобільська. За Р-22 можна в'їхати в місто з північного сходу. Автодорога веде від Українсько-Російської кордону. На території Росії траса називається Р272.
Станція Луганськ знаходиться на кордоні Кам'янобрідського, Артемівського та Ленінського районів міста. Відноситься вона до Донецької залізниці. Для багатьох електропоїздів далекого прямування Луганськ є кінцевою станцією. Також на міський вокзал прибувають електрички. На поїздах далекого прямування можна приїхати до Луганська з Москви, Києва, Одеси, Харкова, Сімферополя. Приміські електропоїзди пов'язують місто з населеними пунктами Луганської, Донецької та Ростовської областей.
У місті є невеликий міжнародний аеропорт. Він є базовим для авіакомпанії «Луганські авіалінії». З 2009 року тут базуються і літаки компанії «UTair-Україна». Міський аеродром здатний приймати літаки типу Ту-154 і більш легкі, а також вертольоти. Луганськ має регулярне авіасполучення з Києвом і Москвою. Також в теплу пору року в місто прибувають чартерні рейси з Анталії (Туреччина) і Салоників (Греція).
До Луганська можна добратися на автобусі з багатьох населених пунктів України та Росії. Місто має регулярне сполучення з Волгоградом, Донецьком, Ростовом-на-Дону та ін.