Entre els monuments més destacables de Martorell en destaca el pont del Diable, símbol de Martorell, construït en la Via Augusta que anava de Roma a Cadis. Conserva a la part inferior un magnífic aparell encoixinat romà (datat entre l'any 9 i el 8 aC, gràcies a les marques que resten al basament del pont i de l'arc d'accés, i que fan referència a les legions que llavors eren destacades a Hispània, mentre que l'arc triomfal és posterior, dels segles I-II dC).
Va ser reformat en obra gòtica (1283-1295) i reconstruït després de la guerra civil de 1936-39. Monument històric artístic des del 1931, a l'entrada de l'esquerra del Llobregat conserva un arc triomfal, semblant al de Berà però més senzill, amb una pilastra d'ordre corinti a cada costat que sosté l'entaulament.
Al costat esquerre del pont del Diable es poden veure les restes de l'antiga ermita de Sant Bartomeu, destruïda el 1835. En el seu lloc s'hi va construir un escorxador, que, un cop enderrocat l'any 1990, va permetre realitzar excavacions arqueològiques. L'espai s'ha recuperat com a zona enjardinada.
Al Carrer Nou o de Pere Puig es conserven restes de l'antic hospital (segle XIII), amb la capella de Sant Joan, coberta amb volta apuntada, que és oberta al culte i seu de concerts i activitats culturals. Al mateix carrer podem veure un seguit de cases d'arquitectura tradicional. Al carrer d'Anselm Clavé es destaca la Casa Gausa, la més antiga que es conserva a la vila, edificada probablement entre els segles XIV i XV, amb dues finestres coronelles tripartides gòtiques.
A la plaça de les Hores, hi ha la torre de les Hores, campanar construït sobre una torre de les antigues muralles, i la Casa Par, un edifici d'origen medieval situat que fou restaurat al llarg de l'any 2010 i on l'any 2011 s'inaugurà Muxart, Espai d'art i creació contemporanis, que aplega 700 obres del pintor Jaume Muxart. A la plaça Major o de la Vila es destaca la casa de la vila (segle XVI), que, com altres edificis propers, conserva esgrafiats de Ferran Serra i Sala executats als anys trenta. Aquesta tradició de l'esgrafiat ha estat continuada per l'obra de Jaume Amat, autor dels esgrafiats de diversos edificis martorellencs.
L'església parroquial i arxiprestal de Santa Maria va ser bastida sobre les restes de l'església destruïda el 1936, d'origen romànic, la qual és documentada el 1033 i reconstruïda entre el 1579 i el 1592.
Francesc Falguera i Josep Ros i Ros van fer un projecte d'obra entre el 1941 i el 1944. L'església és de grans dimensions, de tres naus i capelles laterals, amb vitralls policromats que il·luminen l'interior. L'any 1992, data en què se celebrava el IV centenari de la consagració de l'església destruïda el 1936, es va reconstruir el campanar i el 1993 es va restaurar l'antiga portalada renaixentista (1592).
És d'interès, tot i la seva sobrietat, l'església de l'antic convent de caputxins (obra de 1687-1700), que és seu del Museu Municipal Vicenç Ros. La Torre de Santa Llúcia o Torre dels Crossos era l'antic palau dels Requesens i conserva un pati renaixentista notable. A Martorell hi ha, a més, diverses edificacions modernistes de la primeria de segle. Les dues grans escoles que foren construïdes els anys trenta (els Convents, a la Vila, i Montserrat a Can Carreres) són de l'arquitecte Josep Lluís Sert, encara que han estat molt modificades amb relació al projecte original.
Són també d'interès Cal Nicolau, edifici neoclàssic bastit el 1834 (a l'interior guarda un dels conjunts més importants de pintura mural del segle XIX d'estil imperi); l'Enrajolada, antiga casa pairal de la família Santacana, ara museu, i l'edifici de la societat El Progrés, projectat per Josep Ros i Ros, arquitecte que es va construir un habitatge el 1914, al carrer de Vistalegre, d'empremta eclèctica.
També ho són la torre noucentista de Ca l'Ollé; la farmàcia Bujons, amb la façana esgrafiada (obrí les seves portes l'any 1842 i fins el 1957); la Torre de les Hores, que fou residència del filòsof i escriptor Francesc Pujols i Morgades (1882-1962), i finalment l'edifici del Centre Cultural (1995), de línies avantguardistes.
Fora del nucli urbà, hi ha altres punts d'interès, com la barriada de Can Bros (43 h el 2005), situada a uns 2 quilòmetres de la població, tot remuntant el riu Llobregat. És una antiga colònia fabril on hi havia hagut un molí fariner i un de paperer. El 1817 s'hi establí, a més d'una farga de coure, la primera fàbrica de filats. Dels edificis de la barriada es destaquen la Casa Elias i l'església de la colònia, d'estil neogòtic, obra aquesta projectada per Joaquim Bassegoda i Amigó (1896).
A ponent de la vila es pot localitzar l'antic priorat benedictí de Sant Genís de Rocafort, situat a l'antic castell de Rocafort, que va ser fundat pels senyors de Castellvell el 1042 i esdevingué filial de Sant Miquel de Cruïlles. La comunitat, amb el prior Ponç, hi consta des del 1146. La parròquia del monestir era l'església de Santa Margarida, sota Rocafort, prop del cementiri actual, on fou traslladat el culte de Sant Genís des de mitjan segle XV. A partir del segle XIV el priorat va entrar en decadència i va ser secularitzat al segle XVI.
A Rocafort es conserven, a més d'una torre circular i trossos de muralla, les restes de l'església romànica de Sant Genís, de la fi del segle XII o primeria del XIII, de planta rectangular i construïda amb aparell escairat; la volta és esfondrada. Al lloc hi ha vestigis més antics de l església anterior.
