В центре площади находится египетский обелиск высотой более 35 м, привезенный в Ватикан Калигулой, а также два фонтана, построенных уже в XVII в. К собору Святого Петра ведет широкая лестница. Старое здание собора было возведено при императоре Константине, в 349 г., на месте, где, по преданию, апостол Петр принял мученическую смерть. Строительство нового здания началось в 1506г. Проект сооружения был разработан архитектором Браманте, а дальнейшую работу по возведению собора завершили известные мастера эпохи Возрождения Рафаэль, Микеланджело и Сангалло. Фасад здания был выполнен по проекту архитектора Мадерны в 1605 г., а наружная колоннада — по проекту Бернини в 1650-1660-х гг. Согласно замыслу архитектора Браманте, здание нового собора Святого Петра должно было иметь форму греческого креста и увенчиваться громадным куполом. Продолжая работу, начатую Браманте, Микеланджело перепроектировал и выстроил купол собора. Длина собора Святого Петра достигает более 211 м, а самая высокая точка церковного купола расположена в 132,5 м над землей.

В этом здании хранятся бесценные произведения Микеланджело («Пьета» — «Оплакивание Христа»), Бернини («Кафедра Святого Петра», балдахин из бронзы, находящийся над алтарем, папские надгробия), А. ди Камбио (статуя святого Петра). Центральный вход в собор украшает знаменитая мозаичная картина, выполненная по эскизам Джотто, под названием «Чудо на Гёнисаретском озере» («Навичелла»). По правую сторону от здания собора располагаются «Святые врата». В подземных залах собора находятся Ватиканские гроты с гробницами римских пап и саркофагами периода раннего христианства. Под центральным алтарем располагается гробница святого Петра. Следующим замечательным памятником архитектуры Ватикана является здание резиденции папы, которое было построено во времена главенства Папы Симмаха (498-514 гг.). В период Средневековья папская резиденция находилась в Латеранском дворце, но в конце XIV в. она была перенесена в Ватикан. В 1473 г. Папа Сикст IV отдал распоряжение о строительстве капеллы, которая в его честь была названа Сикстинской. При преемнике Сикста IV — Папе Иннокентии VIII — в северной части города было начато возведение второго папского дворца. В XVI в. Браманте был разработан проект архитектурной композиции Бельведера: два больших параллельных коридора соединяли папские дворцы и оканчивались нишей. Таким образом должно было осуществляться сообщение между двумя зданиями, прежде отстоящими довольно далеко друг от друга. Однако воплощение этого проекта в жизнь завершилось только к концу XVI в.

В первой половине XVI в. по проекту архитектора А. Сангалло была построена капелла Святого Павла, в которой и по сей день хранятся великолепные живописные произведения Микеланджело «Обращение святого Павла» и «Мученичество святого Павла». С XVIII в. архитектурные проекты предусматривали в основном лишь строительство зданий музеев. В Ватикане находятся Музей египетского искусства, Музей Пио-Клементино, Музей этрусского искусства, Музей Кьярамонти, в которых экспонируется множество уникальных художественных произведений. В Музее Пио-Клементино, расположенном во дворце Папы Иннокентия VIII, хранится коллекция античных статуй и мозаичных работ, в том числе и знаменитая скульптура Аполлона Бельведерского. Основателем музеев египетского и этрусского искусства являлся Папа Григорий XVI (1831-1846 гг.), по распоряжению Папы Пия XI (1922-1939 гг.) в Ватикане была открыта Пинакотека, в которой собрана богатая коллекция картин.

В Музее Кьярамонти экспонируется коллекция археологических раритетов, римских статуй и бюстов, в том числе и знаменитый бюст Цицерона. Среди художественных произведений, хранящихся в Ватикане, особо выделяются фрески Микеланджело, которыми расписаны стены Сикстинской капеллы. Эти работы были выполнены в 1508-1512 гг. Несмотря на многовековой возраст фресок, яркие краски, использованные художником, почти совсем не утратили своей выразительности. Весьма впечатляющее зрелище представляет собой громадных размеров фреска «Страшный суд», которую Микеланджело написал в 1541 г. Она украшает стену алтаря. В Сикстинской капелле имеются также работы других выдающихся мастеров эпохи Возрождения: Перуджино, Розелли, Боттичелли, Синьорелли, Пинту-риккио, Гирландайо. Над Сикстинской капеллой находятся комнаты Рафаэля, стены которых расписывались этим великим художником по заказу Римских Пап Юлия II и Льва X. «Парнас», «Афинская школа», «Диспут», «Освобождение апостола Петра из темницы», «Изгнание Элиодора», «Месса в Больсене» — вот неполный перечень представленных здесь произведений Рафаэля. В картинной галерее Ватикана — Пинакотеке — находится собрание картин, созданных в эпоху Возрождения. Особое внимание обращают на себя произведения Рафаэля «Успение Богородицы», «Преображение» и «Мадонна из Фолиньо», а также ряд художественных гобеленов, выполненных по эскизам этого великого мастера. В Пинакотеке выставлены работы Леонардо да Винчи («Святой Иеремия»), Караваджо («Положение в гроб»), Пуссена («Мученичество святого Эразма»), Рени («Распятие апостола Петра») и мн. др. Мировой известностью пользуется и коллекция древностей, включающая в себя миниатюрные скульптуры из слоновой кости, бронзы, стекла, созданные римскими мастерами. Здесь же находятся и произведения римской живописи, обнаруженные археологами при проведении раскопок в Геркулануме и Помпеях. Наибольшую ценность представляют работы «Одиссеевы пейзажи» и «Альдоб-рандинская свадьба».

Крупной достопримечательностью города является и Ватиканская библиотека, в которой хранится около 65 тыс. древних рукописей, 400 тыс. старинных книг, а также множество гравюр и географических карт. В числе уникальных экземпляров книг — рукописные тексты поэтических произведений Вергилия и Цицерона. Богатая коллекция библиотеки содержит также рукописи и письма деятелей культуры и искусства Средневековья: Микеланджело, Петрарки, Рафаэля, Лютера, Фомы Аквинского и других, иллюстрации Боттичелли, выполненные им для «Божественной комедии» Данте, множество различных изданий библейских текстов один из томов Библии был отпечатан еще в XV в. И. Гутенбергом).