Barcelona tiene una gran historia en la arquitectura, con muchos edificios en el Barrio Gótico que data de la época medieval. Barcelona es también el hogar de varios sitios del Patrimonio Mundial incluyendo el Palau de la Música Catalana y el Hospital de Sant Pau de Lluís Domènech i Montaner, y también muchas obras de Antoni Gaudí: el Parque Güell, Palacio Güell, Casa Milà, la Casa Vicens, Sagrada Familia, la Casa Batlló y la Cripta de la Colonia Güell.

Antoni Gaudí, es probablemente más conocido internacionalmente por su todavía inconclusa iglesia de la Sagrada Familia, que comenzó su construcción en 1882. Dedicó más de 40 años de su vida a su diseño y construcción antes de morir en 1926. Actualmente, está programada la conclusión de la iglesia para el año 2026.

Otros dos notables arquitectos Lluís Domènech i Montaner, quien diseñó el Palau de la Música Catalana, el Hospital de Sant Pau y la Casa Lleó Morera, y Josep Puig i Cadafalch, la Casa Ametller, que puede verse en el Passeig de Gràcia.

Como resultado de las construcciones de los Juegos Olímpicos de Verano 1992, infraestructuras tales como el Hotel Arts y la Torre Mapfre de Barcelona, con su próxima puerta doble, se han convertido en un centro de arquitectura vanguardista. La también famosa y, posiblemente, siniestra, Torre Agbar ha recibido comentarios. Debido a su inusual forma, el edificio se ha ganado muchos apodos despectivos de locales y turistas.

Barcelona ganó en 1999 la Medalla de Oro RIBA Real por su arquitectura. En 2007, esta fue la primera y única vez que una ciudad en sí, y no un arquitecto individual, ha ganado el premio.