La infraestructura vial regional comprende carreteras y caminos mediante los cuales se accede a las tres provincias. Sus principales vías son: la carretera longitudinal interregional en sentido norte-sur, la base de la estructura caminera de la Región, y los caminos que se desprenden de la carretera y conectan el borde costero con las ciudades y pueblos localizados en los valles transversales.
Este eje está constituido por la carretera longitudinal Ruta 5 Norte que en su trayecto La Serena-Santiago es de doble vía, lo que disminuye considerablemente los tiempos de viajes desde y hacia Santiago, capital de Chile. En torno a esta Ruta, se localizan los principales accesos a esta Región.
Este es un eje de conexión entre los distintos puntos al interior de la Región. Las principales vías son la ruta 41 que une La Serena-Vicuña-Pisco Elqui, Ruta 43 que une La Serena-Ovalle y la Ruta 45 que une Ovalle-Socos.
Este eje está constituido por el Camino Internacional Gabriela Mistral que une a la ciudad de La Serena con el paso fronterizo Agua Negra, principal acceso a la provincia de San Juan en la República Argentina.
El resto de la infraestructura vial existente en la Región es principalmente de ripio y tierra, un aspecto que contribuye a esta situación es la compleja geografía y la alta dispersión de la población que presenta la región.
La infraestructura aeroportuaria está conformada, principalmente, por el aeropuerto público La Florida, ubicado en La Serena a 6 Km. de la ciudad. Cuenta con una pista pavimentada de 1.938 metros de largo y 45 metros de ancho, la plataforma del aeropuerto permite atender a tres aviones Boeing 737 y cuatro aviones bimotores diariamente.
Además, existe una red de 17 aeródromos, de los cuales tres pertenecen a la red pública y catorce a la privada.
La Región cuenta con una infraestructura de tres puertos. El primero lo constituye un Puerto Público Multipropósito ubicado en la ciudad de Coquimbo. Posee aproximadamente 55 hectáreas y dos sitios de 378 m. de longitud y una superficie de almacenamiento de 54.200 m2.
El calado autorizado es de 9,37 m. como máximo, las áreas del puerto cubiertas son 6.250 m2. Su movimiento de carga posee una marcada estacionalidad, concentrada en los meses de diciembre, enero y febrero, dado por la actividad frutícola de exportación.
El segundo Puerto es Guayacán, mecanizado y propiedad de la Compañía Minera del Pacífico, productora de Hierro. Posee un sitio de atraque y tiene un movimiento más estable durante el período anual, el cual sobrepasa los 4 millones de toneladas.
El tercer puerto corresponde al mecanizado Punta Chungo, propiedad de la Minera Los Pelambres, ubicado en Los Vilos. También posee un sitio de atraque y un movimiento estable durante el año, el cual alcanzará una producción de 240 mil toneladas de cobre fino anual en un lapso de aproximadamente 30 años.
Los puertos poseen una red caminera adecuada para conectarse con el resto del país, por un lado, la Ruta 5 lo conecta con el Norte y Sur del país. Ruta 41 lo une con Argentina. Además, cuenta con una red ferroviaria (FF.CC.) que los conectan con el norte del país.