Hauptsehenswürdigkeiten sind die Grand Place/Großer Platz, der seit 1988 in der Liste des Weltkulturerbes der UNESCO steht, mit dem gotischen Rathaus im alten Zentrum, die Kathedrale Saint Michel/Sint-Michiels und das Atomium in Laeken/Laken, das Wahrzeichen der Weltausstellung von 1958.
Die neun Kugeln des Atomiums, eine symbolische 165-milliardenfachen Vergrößerung der Elementarzelle eines Eisenkristalls, sind zusammen 102 Meter hoch und 2.400 Tonnen schwer. Der Architekt A. Waterkeyn widmete das Bauwerk dem wissenschaftlichen Fortschritt. Direkt daneben befindet sich das Mini Europe, ein Park mit Nachbauten der berühmtesten Bauwerke Europas im Maßstab 1:25, und der Freizeitpark „Bruparck“.
Auch das Männeken Pis, eine 60 Zentimeter hohe Bronzefigur in der Altstadt, ist bei den Touristen sehr beliebt.
Weitere Sehenswürdigkeiten sind der Triumphbogen im Park Cinquantenaire, die Art-Deco-Basilika Sacré-Cœur, die Börse, der Kunstberg, der Justizpalast, das Schloss Laeken (Palais Royal) mit Park und großen Gewächshäusern, sowie die Gebäude der Europäischen Union im Europaviertel Leopold.
Zum großen Kulturangebot Brüssels gehören viele Theater (darunter das international vielbeachtete Opernhaus Théâtre de la Monnaie/Muntschouwburg) und Museen aller Art – vom königlichen Kunstmuseum über das Waffenmuseum bis zum Comicmuseum. Zudem gibt es in den einzelnen Brüsseler Vierteln weitere Sehenswürdigkeiten und eigene kulturelle Angebote.
Das Stadtbild im Zentrum wird von flämischen Bürgerhäusern geprägt. Besonders auffällig ist der Jugendstil, der durch den Brüsseler Architekten Victor Horta ins Leben gerufen wurde. In der Blütezeit des Jugendstils schossen in Brüssel neue Vorstädte aus dem Boden. Die Architektur der Viertel Schaerbeek/Schaarbeek, Etterbeek, Ixelles/Elsene und Saint-Gilles/Sint-Gillis ist daher besonders sehenswert. Besonderes Beispiel des Brüsseler Jugendstils ist das in der Avenue de Tervueren 281 gelegene Palais Stoclet von dem Wiener Architekten Josef Hoffmann. Die modernen Gebäude im Quartier Leopold/Leopoldswijk oder Espace Nord runden das Bild ab.
In der Stadt gibt es von jeher eine große Künstlerszene. Der berühmte belgische Surrealist René Magritte beispielsweise hat in Brüssel gelernt. Die Stadt gilt auch als eine Hauptstadt des Comics: In Deutschland am bekanntesten sind Lucky Luke, Tim und Struppi, Cubitus, Gaston und das Marsupilami. Graue Häuserwände werden mit riesigen Bildern belgischer Comichelden bemalt, Metrostationen werden von Künstlern gestaltet. Im Centre Belge de la Bande Dessinée verbinden sich zwei künstlerische Leitmotive Brüssels, denn dieses nationale Comicmuseum ist im ehemaligen, 1906 errichteten und von Victor Horta entworfene Jugendstil-Kaufhaus Waucquez untergebracht.
Das König-Baudouin-Stadion ist eine Konzert- und Wettkampfstätte und weist 50.000 Sitzplätze auf. Hier stand früher das Heysel-Stadion, in dem 1985 die mit 39 Toten und über 400 zum Teil schwer Verletzten schlimmste Katastrophe des europäischen Fußballs geschah. Englische Hooligans fielen über italienische Fußballfans her und lösten eine Massenpanik aus.