Die Neckarfront mit dem Hölderlinturm ist ein weithin bekanntes Fotomotiv der Stadt und kann somit als Wahrzeichen bezeichnet werden. Das Rathaus und die Altstadt sind vollständig erhalten. Es gibt zahlreiche Fachwerkhäuser und viele enge Gassen. Die Stiftskirche Tübingen von 1470 ist die evangelische Hauptkirche der Stadt. Hier sind die württembergischen Herzöge Eberhard im Bart (gestorben 1496), Herzog Ulrich (1550) und Herzog Christoph (1568) in dem mit dem Lettner abgetrennten Chorraum der Stiftskirche begraben.
Die zweite alte Kirche der Stadt ist die 1337 erstmals erwähnte Jakobskirche, die aus einer Kapelle hervorging. Die im Kern romanischer Kirche wurde im 16. Jahrhundert gotisch umgestaltet. Weitere evangelische Kirchen sind die Eberhardkirche aus dem Jahr 1911, die Martinskirche von 1955, die Stephanuskirche von 1968, die Albert-Schweitzer-Kirche und die Dietrich-Bonhoeffer-Kirche (erbaut 1983/85). Die katholische Pfarrkirche St. Johannes Evangelist wurde 1875 bis 1878 erbaut. Weitere katholische Kirchen sind St. Michael (1949) und St. Paulus (1974).
Aus dem im 13. Jahrhundert gegründeten Augustinerkloster ging nach der Reformation das Evangelische Stift hervor. Das um 1272 gegründete Franziskanerkloster wurde nach der Reformation in das Collegium Illustre umgewandelt (heute Wilhelmsstift).
Weitere Sehenswürdigkeiten sind das Schloss Hohentübingen, die Eberhard-Karls-Universität, das Goethehäuschen Tübingen, das Kloster Bebenhausen, die Stadt der kurzen Wege, mit dem Französischen Viertel und der Österbergturm.