Il centro monumentale della città è formato dalle contigue Piazza Maggiore e Piazza del Nettuno: questo complesso architettonico è dominato dalla chiesa gotica di S. Petronio (1390-1659), una delle più grandi dell’Italia medievale, con portale centrale ornato di sculture di Jacopo della Quercia (1425-38) e dalla caratteristica facciata rimasta incompleta.
L’immenso interno, che conserva ancora una meridiana solare segnata sul pavimento, è abbellito da affreschi, fra cui si ricordano quelli di Giovanni da Modena (1410-20), e dall’altare e tribuna del Vignola (1550). Sempre sul complesso delle piazze si affacciano il Palazzo del Podestà (sec. XIII) rifatto in stile rinascimentale, il Palazzo Comunale (sec. XIII) che racchiude le Collezioni Comunali d’Arte e il museo dedicato a Giorgio Morandi, il Palazzo di re Enzo (sec. XIII), Palazzo dei Notai (sec. XIV-XV), Palazzo dei Banchi (del Vignola, 1568), che ospitava le antiche botteghe dei banchieri; la Fontana di Nettuno con statue del Giambologna (1566) abbellisce la Piazza omonima, mentre lungo il fianco sinistro della chiesa si stende il palazzo dell’Archiginnasio (1563) con l’antico Teatro anatomico (sec. XVII-XVIII).

Tra le chiese d’interesse artistico: S. Giacomo Maggiore (sec. XIII-XIV) con la tomba Bentivoglio di Jacopo della Quercia (1435), S. Maria dei Servi (1346-1500), S. Martino (sec. XIII-XVI). Prototipo delle costruzioni domenicane d'Italia, la chiesa di San Domenico, costruita tra il 1219 e il 1240, e trasformata nel XVIII sec., conserva nel suo interno la famosa Arca del santo, opera della scuola di N. Pisano, ma che presenta in un Angelo una delle primissime opere del giovane Michelangelo. Esempio unico per la sua monumentalità, la chiesa di San Francesco (1236), pur riflettendo le forme gotiche d'oltralpe rivela l'originalità tutta emiliana delle strutture.

Notevoli ancora sono il Palazzo della Mercanzia (1382) in stile gotico e il rinascimentale Palazzo Bevilacqua (1474-82).

La Pinacoteca Nazionale conserva importanti testimonianze di scuole medievali e di scuola bolognese dei sec. XIV-XVIII; tra gli altri musei vanno ricordati il Museo Civico Archeologico (reperti villanoviani, etruschi, egizi, greci, romani) con sede all’Archiginnasio, il Museo Medievale che ha sede nel Palazzo Ghislardi-Fava, una bella dimora signorile del 1400 e che si trova in via Manzoni, una laterale di via Indipendenza – l’arteria più frequentata della città – infine va ricordato il Museo Morandi, dedicato al grande pittore del ‘900.