Centralt ved Torvet og som et vartegn for byen står Gjethuset, opført i 1760’erne. Andre eksempler på arkitekturen fra den tidlige industrielle periode er to solide kampestensbygninger på krudtværksområdet, nemlig Trækulsbrænderiet og Svovl- og Salpetermagasinet, hvori der blev fremstillet og behandlet råvarer til sortkrudt.
Antallet af fredede bygninger i Frederiksværk er beskedent. Det omfatter dels de såkaldte Classenske typehuse, to 14-fagshuse i Strandgade fra 1763 med værksteder og bolig under samme tag, dels Hotel Frederiksværk, dels »Palæet«, der begge ligger på Torvet. Sidstnævnte er et klassicistisk hus, opført omkring år 1800 som bolig for Frederiks Værks inspektør og derefter industrimanden Anker Heegaards familie. Siden overgik det til at rumme administrationen for De Forenede Jernstøberier. Af fabriksbygningerne står nogle få tilbage, bl.a. Havnestøberiet med støbehal opført i 1940, hvorfra tusinder af såkaldte Salamander-kedler udgik for at opfylde efterkrigstidens behov for moderne opvarmning. Støbehallen er opført i 1940 som en profilstålkonstruktion med udfyldningsmurværk og Axel Høeg-Hansen som arkitekt. På samme tid grundlagdes Det Danske Staalvalseværk, og de første fabrikshaller skød op på et opfyldt areal i fjorden. Kampsax’ tegnestue stod for udformningen af de oprindelige bygninger, rejst som betonskelet med udfyldninger af træ og buetag. Kontiværket (profilvalseværket), der danner den sydlige del af komplekset, er fra 1965. Mod nord tilføjedes det kolossale elektrostålværk 1974‑76. Værkets samlede areal er på over 400.000 m2.
Industrien behøvede arbejdskraft, hvorfor udbygningen af boligkvarterer med beskedne lejlighedskomplekser er foregået sideløbende med virksomhedernes ekspansion siden 1940’erne. I Lille Kregme findes de såkaldte stærekasser, 42 ens zigzagplacerede gulstenshuse med have tegnet af Paul Marstrand for boligselskabet Lejerbo 1953‑54. I selve byen optræder en del murermesterejendomme fra de første årtier af 1900-tallet.
Byens landskab er kendetegnet ved Arresødal Skov, som går helt ind til bymidten. Brede og Smalle Åsti løber langs Arresø Kanal i det kuperede terræn med skrænter, slugter og bøgeskov ud til den tidligere herregård Arresødal. Industrimanden J.F. Classen anlagde i 1770’erne herregårdene Grønnessegård og Arresødal med Arresødal Park ud til Arresø og gennemførte omfattende tilplantninger, bl.a. for at skaffe læ imod sandflugt.
Efter planer fra 2014 af SLETH og Erik Brandt Dam Arkitekter byfornyes Frederiksværk med fokus på byens historie og kulturarv. Det involverer kanallandskab med broer, belægninger og torve.
Frederiksværk Gymnasium og HF, tegnet af Kjær & Richter, blev indviet i 1981. Det enkle landskab omkring gymnasiet, ved landskabsarkitekterne Agnete Muusfeldt og Inger Ravn, består af blødt afrundede græsskråninger suppleret med grupper af eg, ask og rødeg.
