Среди архитектурных памятников: в стиле украинского барокко – собор Крестовоздвиженского монастыря (1689-1709), колокольня (1786), частично деревянная церковь Спаса (1705, каменный футляр 1845, архитектор К. Тон); в стиле классицизма – колокольня Успенского собора (1774-1801).

По генеральному плану 1803-1805 годов архитектора М. Амвросимова была разработана регулярная прямоугольная планировка города. Круглая площадь застроена административными зданиями в стиле классицизма по «образцовым» проектам знаменитого архитектора А. Д. Захарова. Среди них: почтамт (1809), Присутственные места, губернаторский дом, Дворянское собрание (все – 1810), дома генерал-губернатора и вице-губернатора (1811).

Позднее в городе появились классицистические школа садоводства (1830), институт благородных девиц (1832-1836), кадетский корпус (1840). Образцом архитектуры украинского модерна является здание Полтавского губернского земства (1902-1908).Фасады многих сооружений 20 столетия (театр, вокзал) украшают цветные керамические вставки, выполненные народными мастерами из Опошни.

В Полтаве много памятников: Петру Великому (1849); комплекс монументов в честь Полтавской битвы – памятник на месте отдыха Петра I (1894), курган с гранитным крестом (1894), защитникам Полтавы и полковнику А.С. Келину (1909); памятники И. П. Котляревскому, Н. В. Гоголю (жизнь и творчество которого связаны с Полтавщиной), Т. Г. Шевченко, Панасу Мирному. В Полтаве родились художник Н. А. Ярошенко, писатель М. М. Зощенко, актриса Вера Холодная, эстрадный актер Юрий Тимошенко, известный как Тарапунька.