Le système urbain métropolitain est organisé autour d'un noyau central composé d'une trentaine de communes agglomérées au sein d'un tissu urbain continu suivant l'axe Lille-Roubaix-Tourcoing, qui se prolonge à l'est, en Belgique, autour de la ville de Mouscron et au sud, vers le bassin minier. Au nord, la vallée de la Lys forme un axe urbain secondaire en limite avec la Belgique, émaillé de villes jumelles transfrontalières. En périphérie du noyau central, les communes satellites constituant le reste de l’agglomération s’organisent de façon diffuse et variée, la quasi-totalité des villages ruraux ayant évolué vers la périurbanisation à la suite de l’explosion de l’habitat pavillonnaire à partir du début des années 1960. Les espaces agricoles restent néanmoins importants et représentent encore près de la moitié de la superficie totale de la métropole.