Den tidligere købstads ældgamle funktion som både befæstet punkt, overfartssted og handelsplads har sat sig spor i bygningskunsten. Med sit 23 m høje forsvarstårn i røde munkesten fra 1300-tallet gør Korsør Fæstning sig stadig gældende på byens søside, og endnu står også en 56 m lang magasinbygning fra ca. år 1600 i to stokværk og rød grundmur med murankre. Bygningen huser nu Korsør By og Overfartsmuseum. En bevaret kommandantbolig (nu: Lokalhistorisk Arkiv for Korsør og Omegn) er fra ca. 1720. Selve den bastionære fæstning blev anlagt af svenskerne i 1658‑60. Fæstningen og dens bygninger er fredet. Fra samme tid stammer Stapels Gård på Algade (1667) i bindingsværk.
Et andet monument knyttet til søfarten er den 17 fag lange og et stokværk høje Rasmus Langelands Gård eller Kongegaarden i Algade, som handelsmanden af samme navn ifølge en inskription lod opføre i 1761 som gæstgivergård. Gårdens stil er rokoko, og da flere af detaljerne går igen i Det gamle Apotek i Kalundborg fra 1763, tilskrives begge huse den stedlige bygmester Philip Hartmann. Gården blev restaureret 1901‑02 af Aage Langeland- Mathiesen, og Kongegårdshaven, renoveret i 2005 af landskabsarkitekt Kirsten Lund-Andersen, ligger bag et hvidmalet stakit og store træer og brede, buede bøgehække.
Fra klassicismens tid findes acciseboden, Skovvej 2A (ca. 1785 eller ca. 1840), og det tidligere Ting- og Arresthus (1851 af Frederik Ferdinand Friis), som begge er fredet. Korsør er også rig på historicistiske bygninger, fx det tidligere Hotel Storebælt, nu havnekontor, fra 1856 af Ferdinand Meldahl og den tidligere havnemesterbolig på Caspar Brands Plads. Især arkitekten J.E. Gnudtzmann har stået for en del offentlige bygninger. Det gælder fx Korsør Bys Skole på Jens Baggesens Gade (1883) og den tidligere Sparekassen for Korsør og Omegn på Kirkepladsen (1884‑85). Christian Sylow stod i 1893 for Det tekniske Selskabs Skole, nu Korsør Ungdomsklub, på Jens Baggesens Gade.
Korsørs tidligere banegård og toldkammer på havnen er opført og fredet 1904‑06 efter tegninger af Heinrich Wenck. Den nybarokke bygning er opført i rød blankmur med ørelisener over en granitsokkel og krones af et mansardtag tækket med blåglaserede vingetegl. Også det tidligere Klubhotel på Caspar Brands Plads fra 1915 af M.J. Erlangsen står i samme stil. Korsør Rådhus, byens funktionalistiske hovedværk af Georg Frankel, blev til efter en konkurrence i 1939 og stod færdigt i 1941.
