Den største severdigheten i byen er slottet, Schloss Heidelberg. Akkurat når det ble reist, er uvisst, men slottet er første gang nevnt i skriftlige kilder i 1225. Det ble påbygget og ombygget en rekke ganger og i forskjellige stilarter. Ottheinrichsbau og Friedrichsbau anses som de vakreste partiene av slottet – begge er bygget i renessansestil. Slottet ble sterkt ødelagt av franske tropper på slutten av 1600-tallet. I 1764 ble det på nytt hardt skadd, da det brøt ut brann etter lynnedslag. Etter dette er slottet bevart som det framsto og er blitt en av Tysklands aller mest berømte slottsruiner. I kjelleren under Friedrichsbau ligger Das Grosse Fass, et vinfat som rommer hele 221 726 liter.
Blant byens mange kirker er Heiliggeistkirche, Peterskirche, Providenzkirche og Jesuitenkirche de viktigste. I omegnen er fjellene Königstuhl, Schlossberg, Gaisberg og Heiligenberg med Philosophenweg de mest kjente utfluktsstedene. Heidelberg anses som en av Tysklands vakreste byer og tiltrekker seg over elleve millioner besøkende i året.