Главная достопримечательность города — это, безусловно, Кёльнский собор Пресвятой Богородицы и Святого Петра. Он чудом уцелел в войне, выдержав прямое попадание 3-х бомб, и сегодня является одним из немногих сохранившихся в оригинале храмов города. Строительство этого шедевра готической архитектуры началось в 1248 году при архиепископе Конраде фон Хохштадене. До этого на месте сегодняшнего собора находился другой, романский.
В 1164 году канцлер императора Фридриха Барбароссы Райнальд фон Дассель (1159—1167), одержав победу над городом и государством Миланом, вывез из него мощи Трёх Королей (в православном богословии — Трёх Волхвов). Это неимоверно возвысило город в христианском мире. Как следствие, город не принял лютеранства и остался оплотом католицизма в Северной Германии. После того, как в Кёльн были перемещены мощи трёх волхвов, старый собор уже не мог вмещать толпы паломников со всего света, вследствие чего было принято решение о строительстве невиданного до тех пор по размерам пятинефного собора. Сегодня главная святыня собора хранится в великолепном золотом ковчеге.
В соборе установлено чудотворное распятие, выполненное по заказу архиепископа Геро около 975 года, являющееся древнейшим из монументальных распятий в Европе. Оно послужило прообразом для множества изображений распятого Христа.
В 1560 году из-за отсутствия средств строительство собора окончательно остановилось. Затем наступила пора других архитектурных стилей, и лишь в эпоху романтизма (начало XIX века) снова возникла мода на готику. В 1815 году Гёте поднял вопрос о достройке собора. В 1842 году оно было возобновлено по указу прусского короля Вильгельма IV. В 1863 году обе башни были доведены до высоты 157,37 м, а 15 октября 1880 года в присутствии кайзера Вильгельма I строительство было в торжественной обстановке завершено.
Внутреннее убранство собора как и его вид снаружи поражают суровым величием, от которого веет духом средневековья. Культурные ценности, хранящиеся в нём, не поддаются оценке. Многочисленные фрески, мозаики, ниши, алтари, статуи апостолов, витражи составляют неповторимое собрание творений немецкого зодчества от средневековья до XIX века. Триптих Стефана Лохнера «Поклонение волхвов» является одной из известнейших картин мира.
Кёльнский собор был признан ЮНЕСКО культурным наследием человечества.
Кроме собора к числу самых значимых достопримечательностей города относятся 12 романских церквей. Наиболее интересны церкви Святого Мартина, Святого Гереона, Св. 12 Апостолов, Святой Марии на Капитолии, Святого Пантелеймона и Святой Урсулы. Церковь Св. Гереона является старейшей церковью Кёльна, её строительство началось ещё при римлянах, в IV веке. Купол Санкт-Гереона выполнен в форме октагона и является самым большим в мире после купола собора Святого Петра в Риме и Святой Софии в Стамбуле. К счастью, он не слишком сильно пострадал в войне, в отличие от самой большой после собора церкви города (Св. Мартина), который был разрушен почти весь.
В романской церкви св. Андрея похоронен философ и теолог Альберт Великий — один из величайших мыслителей средневековья, причисленный после смерти к лику святых. Его учеником был Фома Аквинский, также прославившийся своими философскими и теологическими работами. Именно он познакомил Европу с учением Аристотеля, соединив его с положениями, разработанными ранее жившими отцами церкви, в том числе святого Августина. Как выдающийся учёный-схоласт, Фома Аквинский заложил основы римско-католической философии и теологии. Сама схоластика, основным положением которой было утверждение о возможности обоснования веры путём разума, с использованием всей суммы полученных человечеством знаний, обязана книге Фомы «Сумма теологии». В 1323 году он был возведён в ранг святых. Спустя несколько десятилетий живший в Кёльне философ Иоанн Дунс Скот выступил с аргументированной критикой томизма.
Как столица католицизма в Германии, Кёльн располагает рядом других интересных церквей разных эпох. Это и церковь меннонитов, и церковь урсулинок, и великолепная Св. Вознесения Марии, построенная в стиле барокко, и современная Св. Елизаветы, и «Крильский соборчик» со средневековым кладбищем, и многие другие.
Другими выдающимися архитектурными строениями города кроме церквей являются некоторые сохранившиеся памятники древнеримской архитектуры, например, римская башня недалеко от собора или руины преториума, находящиеся под улицами старого города. Ратуша, несколько внушительных городских ворот, прусские крепостные сооружения, а также великолепный Гогенцоллерновский мост с его тремя аркадами безусловно значимо дополняют ансамбль достопримечательностей. И сам город, с его старинными улочками, домами, некоторые из которых уцелели со времён средневековья, как дом Оверштольцей, набережная Рейна, замечательные парки и сады (Штадтгартен, Фольксгартен), множество памятников все вместе обусловливают обаяние этого большого города.