Altstadt
Bemalte Unterseite eines DachgiebelsDie historische, auf einem Felssporn gelegene Altstadt besteht aus einem unregelmässigen Viereck, das in vier Teile (Stöcke genannt) unterteilt ist. Südlich davon liegt die Vorstadt, die einst durch einen Graben getrennt war. Eine Besonderheit stellen 70 Dachgiebel dar, deren Unterseiten (Ründen) reich bemalt sind. Aarau wird deswegen manchmal als «Stadt der schönen Giebel» bezeichnet.
Die Bausubstanz der Altstadt geht zu einem grossen Teil auf Bauvorhaben aus dem 16. Jahrhundert zurück, als fast alle aus dem Mittelalter stammenden Gebäude ersetzt oder aufgestockt wurden. Die architektonische Entwicklung fand im späten 18. Jahrhundert ihren Abschluss, als die Stadt begann, sich jenseits der damals noch existierenden Stadtmauern auszudehnen. Die meisten Häuser der Vorstadt stammen aus dieser Zeit.
Seit dem 13. Jahrhundert weitgehend unverändert geblieben sind das «Schlössli», der «Rore-Turm» und der Obertorturm. Das «Schlössli» ist das älteste erhaltene Gebäude der Stadt. Es entstand bei der Stadtgründung kurz nach 1200; das genaue Datum lässt sich nicht mehr ermitteln. Wenige Jahrzehnte darauf entstand der «Rore-Turm», die Zehntscheune, wo die Bauern der Umgebung ihre Zehnten abzuliefern hatten. 1515 baute die Stadtgemeinde um den Turm herum das heutige Rathaus.
Der Obertorturm steht unmittelbar neben dem im äusseren Mauerring liegenden südlichen Stadttor zu den Landstrassen nach Luzern und nach Bern; darin war seit dem Mittelalter das Gefängnis untergebracht. Auf dem hohen Dach ist seit der Mitte des 20. Jahrhunderts ein Glockenspiel eingerichtet, das die in Aarau seit Jahrhunderten tätige Glockengiesserei lieferte. Die Turmuhr wurde 1532 vom Winterthurer Uhrenmacher Laurentius Liechti hergestellt.
Haus zum SchlossgartenDie Stadtkirche entstand zwischen 1471 und 1478. Während der Reformation von 1528 wurden die zwölf Altäre und die in der Kirche angebrachten Bilder zerstört. Auf dem Platz vor der Kirche steht der Gerechtigkeitsbrunnen. Der 1643 aus französischem Kalkstein errichtete Brunnen mit einer Justitia-Statue aus Sandstein befand sich bis 1905 mitten in der Rathausgasse, wurde dann aber wegen zunehmenden Verkehrs an seinen heutigen Standort verlegt.
In der 1608 errichteten Oberen Mühle nahm 1893 das erste Elektrizitätswerk den Betrieb auf. Aus einem kleinen Wasserkraftwerk einer Zementfabrik an der Aare entstand wenig später das neue städtische Elektrizitätswerk.
Am Rande der Altstadt entstanden im 18. Jahrhundert mehrere herrschaftliche Gebäude. Das im Barockstil errichtete Anwesen der damals bedeutenden Industriellenfamilie Frey beherbergt heute die Stadtbibliothek. Das im Jahr 1777 errichtete «Haus zum Schlossgarten» diente 1798 der Helvetischen Republik als provisorischer Regierungssitz. In diesem ersten Bundeshaus der Schweiz ist heute die kulturelle Institution «Forum Schlossplatz» domiziliert.

Übriges Stadtgebiet
RegierungsgebäudeAusserhalb der Altstadt entstanden seit 1800 zahlreiche repräsentative Gebäude. Im Süden, auf einem flachen Hügel westlich des Bahnhofs, liegt das Regierungsviertel des neuen Kantons Aargau. Den mittleren Trakt des Regierungsgebäudes bildet der 1739 errichtete Gasthof Löwen. Die Kantonsregierung erwarb das Haus im Jahr 1807 und liess es in ein klassizistisches Regierungsgebäude umbauen. Die Erweiterung um zwei Flügel nahm 23 Jahre in Anspruch. Hinter dem Regierungsgebäude entstand zur selben Zeit das Grossratsgebäude. In diesem halbrunden, nach dem Vorbild eines antiken griechischen Theaters errichteten Gebäude tagt das Kantonsparlament. Zwischen dem Regierungsviertel und dem Bahnhof liegt die Bahnhofstrasse. Die Hauptgeschäftsstrasse Aaraus wird von grossen Gebäuden im neoklassizistischen Stil gesäumt (Grossbanken, Hauptpost).
Das Gebiet östlich der Altstadt hätte das Regierungsviertel der Helvetischen Republik werden sollen. Der «Plan d'Agrandissement de la Commune d'Aarau» (Erweiterungsplan der Gemeinde Aarau) des elsässischen Architekten Johann Daniel Osterrieth sah den Bau einer Prachtstrasse nach französischem Vorbild vor, die von repräsentativen Häusern im klassizistischen Stil gesäumt werden sollte. Nachdem die helvetische Regierung nach Luzern umgezogen war, wurden lediglich zwei Häuserblöcke auf der Nordseite der Laurenzenvorstadt gebaut, die Neuen Häuser.
Auf der Südseite der Laurenzenvorstadt entstanden einige Villen im klassizistischen Stil wie das Säulenhaus sowie das Amthaus, das Mayerhaus und die in einem Park gelegene Alte Kantonsschule. Die beiden älteren Schulgebäude wurden im Stile der deutschen Renaissance bzw. im neoklassizistischen Stil erbaut. Ein aus den 1960er Jahren stammender Neubau, ein moderner Beton-Glasturm, die katholische Kirche und das kantonale Naturmuseum «Naturama» ergänzen diese Zone mit öffentlichen Institutionen.
Überbauung TelliIm Nordosten der Stadt entstand in den 1960er Jahren auf der letzten noch vorhandenen Baulandreserve die nach damals modernen Grundsätzen gestaltete Grosssiedlung «Telli». In den vier lang gestreckten, hohen Wohnblöcken lebt ein Fünftel der Bevölkerung Aaraus. Zu dieser «Stadt in der Stadt», die auf Planungen von Hans Marti zurückgeht, gehören auch ein Einkaufszentrum und das Telli-Hochhaus, in dem ein Teil der kantonalen Verwaltung untergebracht ist. Zwischen dem Telli-Gebiet und der Altstadt befindet sich der Telliring: Dieser von Bäumen umgebene kreisrunde Rasenplatz gilt als erste öffentliche Turnanlage der Schweiz und ist der Gründungsort des Schweizerischen Turnverbandes.
Eine weitere Besonderheit sind die Meyerschen Stollen, ein kilometerlanges Netz von unterirdischen Wasserkanälen, das um 1800 im Geheimen als Zuleitung zum Antrieb einer Seidenbandfabrik von Johann Rudolf Meyer gebaut wurde.
Ein Planetenweg verläuft von Aarau (Echolinde) durch den Wald nach Kölliken. Er stellt das Sonnensystem im „planetaren Massstab“ von 1:1 Milliarde dar und ist sechs Kilometer lang.