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。髙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年に玉川髙島屋をキーテナントとするショッピングセンター（玉川髙島屋S・C）が開業。玉川髙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
楽天グループ本社
史跡・自然
二子玉川ライズ