En af de ældste bygninger på Bornholm er Kastelstårnet fra 1689, der ligger syd for byen og er tegnet af A. Coucheron som et forsvarstårn. I 1744 opførtes Hovedvagten, Søndergade 12, med sten fra det nedlagte Hammershus, og i 1841 blev der opført magasinbygninger til Kastellet.
Som administrativt center fik Rønne en toldbod ved havnen i 1684, en bindingsværksbygning afbundet (samlet) i København og indrettet til toldbod og amtsstuemagasin. En ny toldkammerbygning blev tegnet af Vilhelm Petersen og opført i 1897. Amtmænd og kommandanter havde til huse i Rønne og fik med årene offentligt ejede boliger i Storegade 36 og 42.
Byen var præget af enetages bindingsværkshuse i 1700-tallet, heraf mange skipper- og købmandsgårde. De blev afløst af enetages grundmurede huse i 1800-tallet præget af håndværkstraditioner og traditionelle materialer. Bindingsværksejendommene var udformet i samme tradition som bindingsværket på landet. Erichsens Gård, Laksegade 7, er en repræsentant for købstadsbindingsværket.
Rønne var fra midten af 1800-tallet og næsten 100 år frem centrum for øens råstofindustrier, granitsten, ler og keramik. Derfor er flere kvarterer prægede af arbejderhuse opført af bygmestre som investering.
De første udfordringer til den traditionelle arkitektur kom i 1830’erne, hvor Henning Pedersen tegnede Rønne Råd-, Ting- og Arresthus, der blev opført i 1834 på Store Torv 1. Henning Pedersens påvirkning af den lokale arkitektur var stor pga. de bygninger, han selv fik opført, og en tegneskole for håndværkere, som han var initiativtager til. Henning Pedersens efterfølger blev Mathias Bidstrup. Flere af hans mere markante bygninger er bevaret og præger stadig Rønne: teknisk skole i Sankt Mortens Gade 33 fra 1893, ejendommen på hjørnet af Lille Torv og Damgade, opført i 1896, »Rønne H«, jernbanens hovedbygning, fra år 1900, og posthuset på Lille Torv fra 1910.
Flere københavnerarkitekter har haft indflydelse på byen: Lorentz Gudme tegnede rektorvillaen fra 1894 på Hovedvagtspladsen, Søndergade 16, Anton Rosen Rønne Elværk og Badeanstalt i Lille Madsegade 32‑34, der begge stod færdige i 1910, samt Kay Fisker, der stod bag Handelsbankens bygning på Store Torv fra 1923, nu Danske Bank.
En bornholmsk arkitekt, Ove Funch-Espersen, tegnede bygningerne til Rønne-Sandvig-banen, heraf en administrationsbygning på havnen og en lodsstation, begge opført i 1913, det tidligere havnekontors indgangsparti fra 1938 og »Slottet«, De Gamles Hjem, fra 1920. I 1936 landede et »skib«, Ib Lundings iøjnefaldende beboelses- og forretningsejendom Hafniahus, der ligger i Store Torvegade. Bygningen er fredet.
Mere end noget andet er det dog de sovjetiske bombardementer af Rønne d. 7.-8. maj 1945 og den efterfølgende genopbygning, der præger byen. Med Arkitekthjælpen ledet af arkitekt Willy Hansen genopstod Rønnes ødelagte gader med nye huse, harmonisk indpasset, i 1940’ernes og 1950’ernes stil. Svenn Eske Kristensen tegnede Bornholms Spare- og Laanekasse fra 1951 og Colbergs Boghandel bygget i årene 1950‑52, begge som genopbygninger på Store Torv. En særlig bemærkelsesværdig tilføjelse i Rønne blev en gave fra Sverige i 1945 med 225 svenske træhuse i fem kvarterer uden for Rønnes centrum.
En lille arkitekturperle finder man i og ved Rønne Theater i Østergade. De gamle bygninger i bindingsværk og grundmur ud mod gaden er fra 1800-tallet, men inde på teaterets grund finder man Exners magasinbygning fra 1989 af Inger og Johannes Exner. Nyere arkitektur er Snellemark Centret ved havnen, tegnet af arkitektfirmaerne Bang Termansen og Cubo Arkitekter A/S og opført i 1994. Fra 2018 markerer det store campusbyggeri af Cubo Arkitekter A/S sig som ny arkitektur i Rønne.
