駅前地区には商業施設が集まり、周辺には瀬田や岡本などの閑静な住宅街が広がる。島屋など複数のショッピングセンターがあり、また多摩川の河川敷と合わせ行楽地としての一面も有する。休日に訪れる人は多く、駅周辺はマイカーや路線バスが混雑する。スーモ「関東版住みたい街ランキング」では2016年に10位にランクインしていたが、2018年は19位となっている。
駅西口側は、1969年に玉川島屋をキーテナントとするショッピングセンター(玉川島屋S・C)が開業。玉川島屋は日本初の郊外型ショッピングセンターとして知られる[15]。玉川通り沿いや高島屋周辺に、服飾、雑貨、飲食などの店舗が集積している。また、玉川高島屋西側の新二子橋橋梁脇との間の小規模店舗・住宅群は、京都の小路をモチーフとして「柳小路」という飲食街が再開発された。
駅東側側は、戦前に玉川電気鉄道(玉電)や東京横浜電鉄(のち両者が合併し東京急行電鉄(現在の東急電鉄)となる)により、玉川第二遊園地や玉川プールなどが開設され、行楽地として開発された。玉川第二遊園地は、のち駅名の由来となった遊園地の二子玉川園となり、同地には映画館「二子東急」も設けられ、行楽地として栄えた。1985年の二子玉川園閉園後、跡地は二子玉川タイムスパークとして暫定活用され、スポーツ施設の「二子玉川園東急スポーツガーデン」、ナムコ・ワンダーエッグ、いぬたま・ねこたまなどのテーマパークが建設された。詳細は「二子玉川園」および「二子玉川タイムスパーク」を参照
駅東口周辺および二子玉川園跡地は、二子玉川園閉園後から大規模な再開発が計画されていた。東急玉川線(玉電)の二子玉川園駅跡地には東急ストア(高級スーパー業態の「プレッセ」だった時期もある)が長らく営業していたが、再開発のため店舗は撤去され、2011年3月に「二子玉川ライズ・ドッグウッドプラザ」が建った。東急ストアはのちに二子玉川ライズ・ショッピングセンターのテナントとして再出店している(詳細は「東急ストア#東京都」を参照)。また、東急ハンズの2号店である二子玉川店も出店していた(詳細は「ハンズ (小売業)#過去に存在した店舗」を参照)。再開発の詳細については「二子玉川#東地区再開発」を参照
2005年にようやく事業認可がおり、以降、順次再開発工事が進められた。再開発地域全体は「二子玉川ライズ」と命名された。2010年4月、商業施設の「二子玉川ライズ・バーズモール」と「二子玉川ライズ・オークモール」が先行オープン。同年5月には高層住宅「二子玉川ライズタワー&レジデンス」の入居が開始された。翌2011年3月、商業施設の「二子玉川ライズ・ドッグウッドプラザ」「二子玉川ライズ・ショッピングセンター」、オフィスビルの「二子玉川ライズ・オフィス」がオープンした。また駅改札口の前の高架下に当たる場所には、商業施設の「二子玉川ライズ・ステーションモール」がオープンした。2015年6月、二子玉川ライズオフィス、二子玉川エクセルホテル東急、楽天の本社となる「二子玉川ライズ楽天クリムゾンハウス」、二子玉川蔦屋家電、109シネマズ二子玉川、イッツコムスポット&スタジオなどがオープンした。これをもって二子玉川再開発はグランドオープンとなった。
駅南方向には、多摩川河川敷が広がる。河川敷には兵庫島公園などがあり川や水に親しめる環境である。河川敷では、毎年10月(2017年までは8月第3土曜日)に世田谷区たまがわ花火大会が開催され(対岸の川崎市制記念多摩川花火大会と共催)、その際には駅と駅周辺が観客で非常に混雑する。河川敷は週末になると、野球などのスポーツや、バーベキュー、ゴルフなどのレジャーを楽しむ人々で賑わう。なお、世田谷区条例により、河川敷の兵庫島公園などでのバーベキューは認められていないため、バーベキューが可能なエリアは狭い。対岸の川崎市側(二子新地駅側)の河川敷ではバーベキューが広く行われているが、騒音やバーベキューのゴミが深刻な問題となっている[16]。また、テレビコマーシャルやドラマなどのロケーション撮影にも、周辺の堤がよく使われている[17]。
西口
官公庁・公共施設
世田谷区役所二子玉川まちづくりセンター
砧下浄水所
教育機関
東京都市大学二子幼稚園
世田谷区立二子玉川小学校
学校法人聖ドミニコ学園
東京都立世田谷総合高等学校
駒澤大学玉川キャンパス
コヤマドライビングスクール二子玉川校
保育所
たまがわみんなの家(認可保育所)
主な病院
玉川病院
郵便局・金融機関
世田谷鎌田郵便局
三菱UFJ銀行玉川支店・二子玉川支店
店舗
ゆうぽうと世田谷レクセンター
玉川高島屋S.C
柳小路:商業店舗群
史跡・自然
多摩川河川敷
兵庫島公園:河川敷の一部で、当駅からの河川敷の入口に当たる。
岡本公園民家園
多摩川二子橋公園
交通
二子橋
国道246号
東口
官公庁・公共施設
東京国税局玉川税務署
郵便局
二子玉川郵便局
法人