Улично-дорожная сеть ядра агломерации создавалась в 50 - 60-х годах ХХ века. В городе Воронеже за последние годы в силу географических и социально-экономических условий сложилась развитая структура транспортных коммуникаций фактически без роста улично-дорожной сети, в результате чего значительно возросла нагрузка на дорожную сеть. В настоящее время высокая интенсивность автомобильного транспорта и весовая нагрузка на ось в 10 тонн при расчетной нагрузке на ось для существующего конструктива большинства дорог города не более 6 тонн приводит к преждевременному разрушению дорожного покрытия. Кроме того, ранее при строительстве дорог в основании большинства объектов улично-дорожной сети городского округа город Воронеж использовался известковый щебень, который не обладает необходимой прочностью даже для пропуска автомобилей с нагрузкой в 6 тонн на ось. Таким образом, существующая транспортная инфраструктура городского округа перестала отвечать современным требованиям.
Значительная часть автомобильных дорог имеет высокую степень износа. В течение длительного периода темпы износа автомобильных дорог городского округа город Воронеж были выше темпов их восстановления и развития, что обусловлено увеличением парка автотранспортных средств, ростом интенсивности движения и весовой нагрузки.
Улично-дорожная сеть города имеет в западной, правобережной части радиально-полукольцевую систему; в восточной, левобережной части - прямоугольную, вытянутую в меридиональном направлении систему.
Основу сети в западной части города составляет трехлучье, сходящиеся к Воронежскому водохранилищу:
Северный луч - "Московский проспект - ул. Плехановская" - имеющий выход на федеральную дорогу М-4 "Дон";
Средний луч - "ул. 9-го Января" - имеющий выход на г. Семилуки и далее на Землянск;
Юго-западный луч - "ул. Ворошилова" - имеющий выход на федеральную дорогу "Курск - Воронеж - Саратов".
Все эти лучи объединяет внутреннее полукольцо - "ул. 20-летия Октября - ул. Кольцовская". В настоящее время построены южная и западная части внешнего полукольца - "ул. Грамши - ул. Матросова - ул. Героев Сибиряков - ул. Антонова-Овсеенко".
Главными улицами города являются Кирова, Кольцовская, Плехановская, Проспект Революции, Московский проспект, Ленинский проспект и части радиальных улиц в пределах железной дороги, окаймляющей центральную часть города. В восточной части города основными магистральными улицами в продольном направлении являются: участок федеральной дороги "Дон" М-4, проходящий через город: ул. Волгоградская, ул. Богдана Хмельницкого, Ленинский проспект; ул. Ленинградская, ул. Новосибирская. В поперечном направлении - улицы Остужева, Димитрова, Брусилова.
Остальные улицы системы имеют меньшее значение и выполняют роль дублирующих основные направления.
Уличная сеть западной и восточной частей города связана между собой тремя автодорожными мостами через Воронежское водохранилище - Северным, Чернавским и Вогрэсовским. По этим же мостам проходит часть транзитного движения, особенно в широтном направлении.
Протяженность автомобильных дорог городского округа город Воронеж составляет 1526,5 км, с твердым покрытием - 1088,35 км, из них с усовершенствованным - 923,91 км.
На территории города эксплуатируются 34 искусственных сооружения (мосты и путепроводы).