Mariendorf ist vor allem über den Individualverkehr gut zu erreichen - die Bundesstraßen B 96 und B 101, die den Stadtteil durchqueren, werden von einem großen Teil des Berliner Nord-Süd-Verkehrs genutzt. Über die beiden Trassen erreicht man den südlichen Berliner Ring (A 10) sowie die nördlich gelegene Stadtautobahn A 100.
Da sich im Süden von Mariendorf, im Brandenburgischen Großbeeren, zudem ein wichtiges Güterverkehrszentrum befindet, verläuft auch ein Großteil des LKW-Transits über diese beiden Verkehrswege quer durch den Ort. Es ist von der Bezirksregierung angedacht, diese problematische Situation in den nächsten Jahren zu verbessern. Konkrete Pläne wie eine Verkehrsentlastung für Mariendorf aussehen könnten, liegen aber noch nicht vor.
Über den öffentlichen Personennahverkehr erreicht man Mariendorf am besten mit der U-Bahn-Linie U 6. Diese verkehrt aus Alt-Tegel, also vom Nordosten Berlins kommend, zentral durch Berlin und hält in Mariendorf dreimal an den Stationen Westphalweg, Ullsteinstrasse sowie an der Endhaltestelle Alt-Mariendorf. Von hier aus bestehen zahlreiche Busverbindungen in die umliegenden Stadtteile. Die S-Bahn tangiert Mariendorf jedoch nur; es gibt keine eigene Haltestelle.