Villarreal ist verkehrstechnisch sehr gut angebunden. Die Stadt liegt direkt an der Nationalstraße N-340 und der Autobahn AP-7, die von Barcelona bis nach Valencia führt. Der nächstgelegene Flughafen ist Castellón-Costa Azahar (ca. 40 Minuten entfernt), während der internationale Flughafen Valencia in etwa einer Stunde erreichbar ist.
Die Stadt verfügt über einen Bahnhof (Renfe Villarreal), der regionale und mittlere Strecken bedient, darunter die Linie Valencia–Castellón. Auch Busverbindungen in nahegelegene Städte und Dörfer sind gut ausgebaut. Innerhalb der Stadt erleichtern Taxis, Mietwagen und Busse die Fortbewegung.
Villarreal ist auch fahrradfreundlich: Es gibt ausgeschilderte Radwege und autofreie Zonen. Die kompakte Struktur der Stadt erlaubt es, viele Orte bequem zu Fuß zu erreichen, was sowohl für Touristen als auch für Eventgäste angenehm ist.