祇園祭のハイライト。7月17日の神幸祭で街中の御旅所に神輿でお出ましに、7月24日の還幸祭で神社にお帰りになる神体の通行の前に、町衆が予め町・通りを清めるために始められた。そのために7月17日の前祭と7月24日の後祭の2つの巡行が生まれた。元々は付け祭りだったが、町単位で山鉾が出されたため、各町が贅を競い合うようになり、京の町衆の財力を背景にこちらの方がはるかに大規模で豪華になった。山鉾巡行は、交通規制の都合により1966年より後祭巡行も17日に統合されたものの、2014年に旧に復した。山鉾の数は現在は33基（前祭の鉾9基・前祭の山14基・後祭の鉾1基・後祭の山9基）で、これも時代によって変化している。山鉾巡行のコースは時代によって大きく変化している。1955年までは、前祭は四条烏丸を出発し、寺町通から松原通を経て烏丸までの巡行で、後祭は烏丸三条から寺町通を経て四条烏丸まで巡行した。これは江戸時代から続く伝統的な巡行コースであった。1956年から1960年までの間、前祭は四条烏丸から寺町通りを北上し、河原町御池から左折して新町御池に至るコースに大きく変更された。この背景には京都市役所沿道に有料観覧席を設ける観光目的があった。1961年からは、前祭は四条烏丸から河原町通を北上し、河原町御池から左折して新町御池に至るコースに変更された。これは寺町通の狭隘化（アーケード化）と、観光客の増加による混雑の危険度が高まったため、幅員の広い河原町通を巡行することにしたのである。1966年には後祭も前祭に合同し、この巡行コースが祇園祭の定番コースとなった。2014年に前・後祭が分離し、前祭は四条烏丸からほぼ既定のコースを踏襲することにしたが、後祭は逆向きに、烏丸御池から出発し、河原町通を経て四条河原町から四条烏丸を終着点とするコースを巡行することになった。合同巡行のため、後祭の代替として始められた花傘巡行は、前後祭分離にともなって、後祭と同時に開催されることになり、八坂神社から四条寺町を右折し、寺町通を通って御池通を右折し、河原町御池から後祭の最後尾に連なって巡行し、四条河原町から八坂神社へ戻るコースとなった。巡行の日は早朝から各山鉾街では、町会所などに展示してあった装飾品や神体人形を山鉾に取り付ける作業が行われる。また、出発前に町会所等では神事が行われたり記念撮影が行われる。出発地点を公式に出発する時間の30分から1時間前に町内を出発する山鉾が多い。ほとんどの山鉾は出発時に一旦バックして町内すべての家に「挨拶」してから出発地点に向かう。出発地点の手前でくじ順に並び直しをする。前祭の山鉾は長刀鉾を先頭に9時に四条烏丸を出発し、午前中から昼過ぎにかけてコースを回る。四条烏丸交差点で稚児の長刀鉾への乗り込みがある。鉾のそばまでハイヤーでやって来た稚児は、既に神の使いとなっており地上を歩かないことになっているため、男性強力の肩に乗せられて長刀鉾に掛けられた梯子で鉾に乗り込む。四条堺町交差点ではくじ改めが行われる。奉行に扮した京都市長に対し、山鉾町の代表者（町行司）が7月2日のくじ取り式で受けたくじ札を見せ、くじ順に巡行していることを確認する。町行司役は子供のこともある。いかに格好良く文箱の紐を解き、いかに粋な格好で奉行にくじ札を見せるかを各山鉾町が競い合う。確認が終了すると町行司は扇子を使って山鉾に通行して良い旨の合図を送るが、これも山鉾により異なる型がある。舁山は奉行に山の全面の懸装品を見てもらうために、山の回転を行う。くじ取らずの山鉾は奉行に挨拶だけを行う。四条麩屋町交差点では稚児による斎竹（いみたけ）の注連縄切りがある。神の使いである稚児が太刀を使って注連縄を切断して結界を開放し、神域への山鉾の進入を神に代わって許可する。太刀の使用には危険も伴うので、実際は稚児の後方の大人が二人羽織のように太刀を扱う。なお、現在の形での稚児によるの注連縄切りは1956年から始まったものであるが、古い文献に見える注連縄切りを復活させたものとされる。その他にも傘鉾の棒振り踊りなど見所は多岐に渡るが、最も目を引く見所は辻回しと呼ばれる鉾の交差点での方向転換である。鉾の車輪は構造上方向転換が無理なため、路面に青竹（舗装以前は樫の丸太だった）を敷き、それに水を掛け、その上に車輪を乗せて引き綱を横から曳くことにより車輪を滑らせて向きを変える。一度で転換すると車輪や鉾本体を痛めるため、3回から4回ほどかけて90度の方向転換を行う。この時音頭方は通常の2人に加えて、前輪を股で挟んで固定する役の2人も加えて計4人となる。長刀鉾の稚児は新町御池で鉾から降り、ここで公式の山鉾巡行は終了して各山鉾は解散という形で、くじ順に関係なく各山鉾町内に向かう。舁山は一部は室町通を南下するが、背の高い鉾や曳山は新町通を必ず進む。新町通は鉾の巡行に備えて、一切の通りを横断する電線がないが、他の通りには電線があるためである。昔ながらの幅の新町通を次々と鉾が通過していくため、道路の端にいてもすぐ近くを車輪が通過していき迫力があり、新町通で巡行を見るファンも多い。囃子のある鉾や曳山では、町内に到着すると祇園囃子が到着・終了の曲となる。囃子の最後は多くの鉾で横笛の和音で終了し、付近の観客からは拍手が起こる。その後に後祭の南北観音山では柳の木の枝を厄除けの縁起物として付近の人に配る。縄を配るところもあるが、山に建つ松は災厄を吸収しているとして配ることはない。後祭の山鉾は7月24日の9時30分に烏丸御池を出発し、前祭の逆コースを行く。生稚児の乗る鉾がないため、注連縄切りはない。くじ改めは京都市役所前で行われる。以前は巡行時に鉾の上から囃し方が粽（ちまき）を観衆に投げていたが、粽を取り合った観客が怪我をしてからは危険とされ現在は禁止されている。この粽は厄除け用として作られており、笹の葉の中に餅は入っていない。近年になって一部の鉾町が食用の粽も販売しているが極一部に留まっている。なお、祇園祭に由来する祭である大津祭では、現在でも粽投げが行われる。囃子方になるためには（一部例外はあるものの）鉾町の住民の男子であるか、または鉾町以外でも現役の囃子方の推薦を受けた子供に限られている。2011年現在では学区の統廃合で一部の学校は無くなってしまったが、昭和の時代には明倫小学校や本能小学校等の地元の男子児童で鉾の囃子方であることも普通に見られる光景であった。山鉾巡行時の山鉾の曳き手は町内の住人であったり、学生アルバイト、留学生、ボランティアなど多岐に渡る。元々舁山（かきやま・担ぐ山の意味）には車輪がついておらず神輿のように肩に担いでいたが、都市化により担ぎ役となっていた力自慢の近隣農家が減少し担ぎ手の確保が困難となったため、1963年に保昌山が初めて車輪を取り付け、郭巨山を最後に現在はすべて車輪付きとなっている。それでも巡行の要所では今でも山を担いで回転させるパフォーマンスが見られる。巡行終了後、各山鉾町に戻った山鉾は、即座に解体・収納される。巡行中に疫神を引き受けた山鉾を即座に封印するためという説がある。山は数時間で解体・収納が完了するが、鉾・曳山は2日間かけて解体・収納するところが多い。ただし大船鉾は、鉾が建つ新町通りをその日の夜に還幸祭の神輿渡御が通過するため1日で解体するほか、2022年に復活予定の鷹山も大船鉾と同じ理由で1日での解体となる予定である。山鉾巡行が行なわれる通りでは、道路の設備も山鉾の通過に対応して設計されているのが特徴である。一例として信号機は、山鉾が通過の際に接触しないよう、容易に折り曲げが出来る構造になっている。山鉾巡行の当日の朝、自動車の通行規制が始まると高所作業車が何台も出て、一つ一つの信号機を折りたたんでいき、巡行で最後の山鉾が通過し終わると、山鉾を追うように再び高所作業車が登場し、これまた一つづつ信号を元の位置に引き出して復帰させていく。また、背の高い鉾が通過するため、道路を横断する電線がまったくない。