つくば市は、北部の筑波山麓を除いて大部分が平野であり、1980年代ごろまでに学園都市として幹線道路整備が行われた。「日本の道100選」にも選ばれた学園東大通りを初めとして広く車線の多い道路が数多く存在する。広範囲に分散する研究所の移動手段や通勤手段に自動車が使われることが多く、人口に対して交通量が多くなっている。1999年（平成11年）現在、1世帯あたりの自動車保有台数は2.3台である。

市内中心部においては、土浦学園線および学園東大通り・学園西大通り・学園南大通り・学園北大通りの各大通りが道路網の中核を成す。それぞれ片側2～3車線が確保されているが、交通量の増加、つくばエクスプレスの開通に伴い中心部では近年渋滞が目立ち始めている。このため近年「つくバス」の導入や駐車場の立体化に取り組んでいる。国道354号（かつての県道時代の名称「土浦野田線」と呼ばれることが多い）沿線は片側1車線しかないところに大規模なショッピングモールのオープンが相次ぎ、市内でも有数の渋滞ポイントになっている。郊外では車の流れが速く、運転には注意を要する。

高速道路としては常磐自動車道が市の南部から東部へ走っており、谷田部IC・桜土浦ICの2つのインターチェンジが存在する。市内では圏央道の建設が進められており、常磐道東側につくば牛久ICが開通している。2009年中に、常磐道西側につくばICまでの区間が開通予定である。