Backstein dient als Grundbausubstanz, heute wird jedoch überwiegend Stahl und Glas verwendet. Durch schwere Bombardierungen im zweiten Weltkrieg wurden ganze Stadtteile vollständig zerstört, städtebauliche Maßnahmen der nachfolgenden Jahrzehnte taten ihr übriges, so dass heute verhältnismäßig wenig zusammenhängende Quartiere aus alten Gebäuden in Hamburg zu finden sind.
Die Stadtansicht wird geprägt durch die Türme der fünf Hauptkirchen, darunter St. Michaelis („Michel“), dem Wahrzeichen der Stadt, und die als Mahnmal für den zweiten Weltkrieg erhalten gebliebene Turmruine von St. Nikolai. Wenig bekannt ist, dass der Turm das höchste konventionelle Gebäude der Stadt ist und von 1874 bis 1876 das höchste weltweit war.
Sechster Turm und weltliches Gegenstück zu den Kirchen ist der Rathausturm. Das 1897 fertig gestellte Rathaus hat mit seinen 647 teils prunkvoll ausgestalteten Sälen und Zimmern schlossartige Dimensionen. An seiner Rückseite befindet sich die Hamburger Börse sowie die Handelskammer Hamburg.
Diese architektonische Silhouette wird gewahrt, weshalb sich nur wenige andere hohe Gebäude in der weiteren Innenstadt befinden. Herausstechend sind hier nur das dreiflügelige Unilever-Hochhaus von 1964, ein Hotel am Kongresszentrum von 1973, der Komplex am Berliner Tor von 1962 bzw. 2004 und die drei Mundsburg-Türme.
Die höchsten Bauwerke sind der 279,8 m hohe Fernsehsender Heinrich-Hertz-Turm („Tele-Michel“) und ein Sendemast des Rundfunksenders Billwerder-Moorfleet mit 304 m.
Das älteste Gebäude Hamburgs befindet sich weit außerhalb der eigentlichen Stadtgrenzen auf der Insel Neuwerk in der Elbmündung. Der dortige Leuchtturm wurde 1310 errichtet.
Weitere architektonische Besonderheiten in Hamburgs Zentrum sind das Chilehaus, der Hauptbahnhof und der Bahnhof Hamburg-Dammtor. Der Bereich wird auch geprägt durch zahlreiche Einkaufspassagen, darunter mit dem Hanse-Viertel die erste Deutschlands. Der Jungfernstieg gilt als Hamburgs Flaniermeile.
In Hamburg galt wie in vielen anderen Städten Norddeutschlands Die nordöstliche Innenstadt wird von Fleeten und Kanälen durchzogen, die über die Binnenalster das Centrum mit dem Hafen verbinden und früher als Transportwege elementarer Bestandteil der Hamburger Wirtschaft waren. Dort befinden sich mit der Speicherstadt, den Landungsbrücken, dem Alten Elbtunnel, dem Hamburger Fischmarkt mit der Fischauktionshalle bis hinunter zum Blankeneser Treppenviertel zahlreiche Sehenswürdigkeiten entlang der Elbe. Markantestes Bauwerk im Hafen ist die Köhlbrandbrücke. Der gesamte Hafen ist ein Besuchermagnet, der jährlich über 8 Millionen Gäste anzieht und damit zu den meistbesuchten Attraktionen Deutschlands zählt. In Hafennähe befindet sich die Reeperbahn.
Über das gesamte Stadtgebiet hinweg sind kleinere Parks und Grünanlagen verteilt, die Hamburg zu einer überaus grünen Stadt machen. Zu den größten Anlagen zählen der Stadtpark, der Hauptfriedhof Ohlsdorf als Landschaftspark sowie Planten un Blomen. Bekannt sind weiterhin der Altonaer Volkspark und der Jenischpark. Südwestlich befinden sich die weitläufigen Obstanbaugebiete der Vier- und Marschlande.