Die Altstadt wurde als UNESCO-Weltkulturerbe ausgezeichnet. Der repräsentativste Platz der Altstadt ist der große dreieckige Schlossplatz. Ursprünglich wurde seine Südseite durch das Krakauer Tor begrenzt, von dem nur noch eine gotische Brücke übrig geblieben ist. Die Ostseite bildet die Westfassade des Königsschlosses (Zamek Królewski), die Nordwestseite des Schlossplatzes wird von der Häuserfront der Altstadt eingenommen. Unterhalb des Schlossplatzes verläuft seit 1949 der Ostwesttunnel Trasa WZ. In der Mitte des Platzes steht die 1643/44 aufgestellte Sigismundssäule (Kolumna Zygmunta).
Die Geschichte des Königsschlosses reicht weit zurück, denn der Schlosshügel ist seit über 8.000 Jahren bewohnt und eine erste Burg errichteten die Herzöge von Masowien gegen Ende des 13. Jahrhunderts. Es folgten weitere Umbauten der Gotik und Renaissance. Das jetzige frühbarocke Gebäude mit dem 60 m hohen Uhrturm stammt aus den Jahren 1598 bis 1619. Der Flügel zur Weichsel dagegen aus dem Rokoko. Im Inneren dominieren Elemente des Klassizismus. Das Schloss brannte 1939 während der Bombardierung Warschaus aus und wurde 1944 von der Wehrmacht gesprengt. Nach dem Krieg blieb die Ruine bestehen und wurde 1971-1988 aus Spendenmitteln originalgetreu rekonstruiert.
Östlich unterhalb des Schlossplatzes neben dem Königsschloss befindet sich der spätbarocke Palast unter dem Blechdach (Pałac Pod Blachą), der nach dem Material seines Daches benannt wurde. Denn dieser Palast war das erste Gebäude in Warschau, das statt eines Schindeldaches ein Blechdach erhielt. Er wurde von 1698–1701 als Stadtresidenz der Lubomirskis errichtet und im 18. Jahrhundert als Freimaurerloge genutzt. Später diente er als Residenz des Königs Stanislaus II. August und seines Neffen Józef Antoni Poniatowski. Der Palast wurde nach dem Warschauer Aufstand niedergebrannt und 1948-1949 wiederaufgebaut.
Historischer und geografischer Mittelpunkt der Altstadt ist der prächtige Marktplatz (Rynek), in dessen Mitte die Skulptur der Flussjungfrau Syrenka steht. Seit dem Mittelalter befand sich in der Mitte des Platzes das Rathaus, das 1817 abgerissen wurde. Der Marktplatz selbst wurde im 13. Jahrhundert auf einer Fläche von 90 × 73 Meter angelegt und vor allem von Kaufleuten und Handwerkern bewohnt. Später siedelten sich auch viele Künstler um ihn herum an. Der Großteil der Patrizierhäuser wurde nach dem Stadtbrand von 1607 wiederaufgebaut, wobei sich gotische Elemente vor allem in den Fundamenten erhalten konnten. Die Sgraffitomalereien und die Polychromien an einigen Häusern wurden nach der Zerstörung im Zweiten Weltkrieg von Jan Seweryn Sokołowski rekonstruiert. Dabei war die Ostseite, die auch Brass-Seite genannt wird, am meisten zerstört, so dass einer Rekonstruktion der Abriss einiger Fundamente vorausgehen musste. Dagegen blieb auf der Nordseite, der Dekert-Seite, die meiste alte Bausubstanz erhalten. In der ganzen Häuserzeile befindet sich das Museum der Stadt Warschau. Besonders schön treten hier das Baryczka-Haus und das Haus zum Negerlein hervor, dessen Renaissancefassade von Santi Gucci stammt. Die West- oder Kołątaj-Seite besticht vor allem durch eine Neorenaissancewanduhr und das Haus zum Frieden und zur Gerechtigkeit. Die berühmteste Ansicht des Marktplatzes bietet die Südseite (Zakrzewski-Seite), die vom Turm der Jesuitenkirche überragt wird. Besondere Beachtung verdienen hier das Haus zum Löwen und die Sonnenuhr von Tadeusz Przypkowski. Die zwei Brunnen aus dem 18. Jahrhundert wurden in den 1970er Jahren wiederhergestellt.
Vom Marktplatz aus führen jeweils zwei Seitenstraßen in alle Himmelsrichtungen. Die nördliche Ulica Nowomiejska (Neustädter Straße) führt zur Barbakane, einer massiven Verteidigungsanlage auf einer gotischen Brücke um das Neustädter Stadttor, die im 15. Jahrhundert von Jan Baptysta errichtet wurde. Die prächtige Ulica Świetojanska (Johannesstraße) führt nach Südosten zum Schlossplatz.
An der Straße befindet sich die Johanneskathedrale. Sie stammt aus der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts, wurde aber in den folgenden Jahrhunderten umgebaut. Zuletzt wurde sie, dem Zeitgeist des 19. Jahrhunderts entsprechend, im Stil der englischen Neugotik umgestaltet, wodurch ihr historisches Aussehen zerstört wurde. Im Zweiten Weltkrieg wurde das Bauwerk bis auf die Fundamente verwüstet, lediglich der alte, niedrige Glockenturm blieb teilweise erhalten. Da die Kirche von Grund auf rekonstruiert werden musste, entschied man sich, sie als Neuschöpfung in Anlehnung an die Masowische Gotik neu erstehen zu lassen.
Gleich daneben steht die der Muttergottes geweihte Jesuitenkirche, die von 1609 bis 1629 im Übergangstil des Manierismus zum Barock erbaut wurde. Außerdem ist das im Renaissancestil gehaltene Haus zum Schiff eine weitere Sehenswürdigkeit an der Ulica Świetojanska. Weitere repräsentative Bürgerhäuser, wie das Haus zu den Tauben, Haus mit der Christus-Statue oder das Burbach-Patrizierhaus, finden sich an den Straßen Ulica Szeroki Dunaj (Breite Donau – ehemaliger Bach innerhalb der Altstadt), Ulica Wąski Dunaj (Schmale Donau), der Ulica Piwna (Bierstraße), der Ulica Brzozowa (Birkenstraße) und der Ulica Rycerska (Ritterstraße). An der Piwna-Straße befindet sich die 1356 erbaute Martinskirche mit einem gotischen Chor und einer barocken Fassade. Steil zur Weichsel hinab führt die malerische Ulica Kamienne Schodki (Steinerne Treppengasse), die zum ehemaligen Weißen Tor führte. Der Kanonikerplatz im Osten der Altstadt wird von manieristischen Bürgerhäusern gesäumt, die ursprünglich dem Kanoniker Orden gehörten. In seiner Mitte steht die 1646 gegossene Warschauer Erzglocke. Ein besonders schöner Blick auf die Altstadt bietet sich vom Pragaer Weichselufer.