De fleste af Vejles historiske bygninger ligger på en banke. Den Smidtske Gård, Søndergade 14, fra 1799 er den eneste bevarede af de gamle gårde, og i dag rummer den restauranter. Vejle Rådhus er opført i 1879 i nygotisk stil med Carl Lendorf som arkitekt. Martin Nyrop har tegnet flere bygninger i nationalromantisk stil: Vejle Bank på Kirketorvet fra 1906 med vandkunsten foran fra 1915 samt Politigården på Blegbanken og Dommergården i Vedelsgade 1, som begge er opført i 1920.
Af tidstypiske bygningsværker fra århundredeskiftet ses fx Amtmandsboligen i nybarok ved kgl. bygningsinspektør Jens Vilhelm Petersen fra år 1900, der i dag er Stadsarkiv, samt Toldbygningen, Havnepladsen 1 fra 1909. Sct. Maria Hospital er opført som katolsk hospital i 1913 med Christof Hansen som arkitekt. En anden markant ejendom er Konsul Marius Windfeld-Hansens bolig, Havnegade 41 fra 1899 med S.F. Kühnel som arkitekt. Bygningen anvendes i dag til kontorer.
Vejle Vindmølle kan ses fra store dele af byen. Den blev opført i 1847 og genopført i 1890 efter en brand. I området omkring vindmøllen ligger villaer i Bedre Byggeskik. På Fredericiavej ligger Lido-bebyggelsen, der er det bedste eksempel på 1930’ernes funkis.
Der er sket en stor omdannelse af det centrale Vejle fra industriby til videns- og oplevelsesområde. Store virksomheder som C.M. Hess’ Jernstøberi, Windfeld-Hansens Bomuldsspinderi og Tulip Slagterierne er lukket, og i stedet er ejendommene blevet brugt til nye formål. Vejle Byråd vedtog i 1997 som en af de første kommuner i Danmark en arkitekturpolitik, der skulle sikre en høj arkitektonisk kvalitet.
Det er kun få af Vejles gamle industribygninger, der er bevaret og har fået en ny anvendelse. Spinderihallerne i Spinderigade er omdannet til et stort innovationsmiljø for private firmaer og VejleMuseerne. De kulturhistoriske værdier er bevaret, og kombinationen af gammelt og nyt gør Spinderihallerne til en arkitektonisk oplevelse. Bygningen blev taget i brug i 2010. Schmidt Hammer Lassen Architects K/S har været arkitekt med Jeppe Aagaard Andersen som landskabsarkitekt. Kedelbygningen fik i 2015 påført nye bokse i cortenstål i facaden af Schmidt Hammer Lassen Architects. Mange af de gamle tekniske installationer er bevaret, og der er tilføjet et imponerende nyt trappeforløb. Farveriet er omdannet til et nyt e-sportscenter, og bygningen står helt rå med det gamle industripræg, der matcher miljøet med den nye teknologi og de unge, der dyrker sporten. Den blev taget i brug i 2019, og Vejle Kommune har været arkitekt.
Wittrups Tæppefabrik, Grejsdalsvej 224, ved Grejs Å har fået en ny funktion som boliger, hvor de tidligere industribygningers udtryk er ført med over i den nye anvendelse. Bygningerne er renoveret i 2004 med Prisme Arkitekter A/S.
Shoppingcenteret Bryggen er opført med brune stålfacader med store glaspartier mod Søndertorv, som med skrå linjeføringer skaber dynamik i byrummet. Det er bygget i 2008 med 3XN og Schmidt Hammer Lassen Architects som arkitekter.
De Fem Søstre på Åkæret har en stor skulpturel virkning med deres runde former. De hvide bygninger i beton med glasafskærmning ved terrasserne er enkle i udtrykket, og om natten står de som lysende skulpturer. De er opført i årene 2007‑16 og tegnet af Arkitema Architects K/S.
P-hus Tróndur ud mod Volmers Plads i Vejle er et eksempel på, at også et p-hus kan tilføre arkitektonisk kvalitet til et område. Den færøske kunstner Tróndur Patursson har udført en glasmosaik på over 300 m² på trappetårnet, der med stærke farver giver en smuk oplevelse både dag og nat. Det er opført i 2005 af Westergaard Arkitekter og Exners Tegnestue.
