In stile romanico, il Duomo di Volterra fu innalzato a più riprese tra il XII ed il XIII secolo. L'interno, restaurato nell'Ottocento, presenta elementi tardo rinascimentali. Il campanile che si erge a lato della facciata è un'elegante costruzione quattrocentesca.
Il Battistero di San Giovanni è stato edificato nella seconda metà del Duecento e presenta una pianta ottagonale con pareti decorate secondo la classica bicromia dei marmi bianchi e verdi tipica delle costruzioni romaniche. L'edificio è sormontato da una cupola.
Palazzo dei Priori sorge in Piazza dei Priori e fu edificato nel 1246; nel XIX secolo fu modificato con l'aggiunta di un coronamento alla sommità della torre. All'interno, nella Sala del Maggior Consiglio, si possono ammirare decorazioni e stemmi ottocenteschi.
La Fortezza Medicea è formata da due fortificazioni unite da una cortina muraria. La rocca più antica presenta una torre a pianta semiellittica, mentre la cosiddetta Rocca Nuova, caratterizzata da un possente mastio, fu costruita per volontà di Lorenzo de' Medici.