Sukiennicy z Dzierżoniowa mieli własny cech już w 1268 roku. Ich hala targowa do dziś stoi pośrodku rynku, przyklejona do ratusza, z gotyckim szczytem pełnym wąskich, ostro zamkniętych wnęk. Potem miasto przeszło z sukna na lniane płótno, a pod koniec XVIII wieku na bawełnę, z której żyło jeszcze przez cały wiek XX. Po tych zmianach zostały tu średniowieczne kościoły i mury, protestancka świątynia autora Bramy Brandenburskiej, wille fabrykantów, kolej i młyn z kompletem maszyn z lat trzydziestych. Przed 1945 rokiem miasto nazywało się Reichenbach, a przez pierwszy powojenny rok Rychbach. Nazwę Dzierżoniów nadano mu w 1946 roku, na cześć księdza Jana Dzierżonia, śląskiego pszczelarza i badacza pszczół.
Kościół św. Jerzego
Najstarszy zabytek miasta jest starszy od regularnego rynku. Kościół świętego Jerzego postawiono zapewne w latach 1220–1240, zanim wytyczono siatkę ulic, a w jego zachodniej ścianie wciąż widać zarys pierwszej, kamiennej świątyni. W 1338 roku przejęli go rycerscy zakonnicy, joannici, i przebudowali w duchu gotyku. Od 1555 do 1635 roku należał do protestantów, którzy podnieśli sklepienia, zbudowali drewnianą galerię dla wiernych i w 1615 roku ufundowali ołtarz z Ukrzyżowaniem, jeden z największych ołtarzy protestanckich na Śląsku.
Mury obronne
Pod koniec XIII wieku książę świdnicki Bolko I otoczył miasto kamiennym murem, a w XV wieku dobudowano drugi pierścień. Do miasta prowadziły cztery bramy. Gdy fortyfikacje przestały być potrzebne, rozebrano bramy i część murów, a resztki zamieniono w XIX wieku w romantyczną ruinę przy promenadzie. Dziś zostały trzy odcinki murów obronnych z dwudziestoma jeden basztami. W mury wmurowano renesansowe portale, czyli kamienne obramienia drzwi, przeniesione z kamienic przy rynku.
Ratusz i sukiennice
Pośrodku rynku stoi zwarty blok: ratusz i sukiennice. Gotycka wieża ratusza dostała kamienną balustradę w 1606 roku i hełm w latach 1616–1617, a resztę gmachu przebudowano w latach 1873–1875. Sukiennice z XVI wieku, ze szczytem rzadkim w średniowiecznej architekturze Śląska, mieszczą dziś bibliotekę. W XVI wieku w mieście rozwinęło się tkactwo lnu, a od 1770 roku kupiec Friedrich Sadebeck sprowadzał bawełnę i zlecał jej przerabianie aż do gotowej tkaniny. Na lnianym płótnie bogaciła się także Jelenia Góra, ale ona została przy cienkich lnianych woalach i podupadła, gdy ich handel się załamał. Dzierżoniów przeszedł na bawełnę.
Kościół i klasztor augustianów
W XIV wieku w północnej części miasta zakonnicy augustianie postawili kamienny kościół z klasztorem. W 1525 roku zakonnicy odeszli, a kościół stał pusty do początku XVIII wieku. Klasztor służył potem jako magazyn, remiza strażacka i piekarnia. Kościół augustianów nigdy nie dostał murowanego sklepienia, nakrywa go niski, malowany barokowy strop.
Kościół Langhansa i kościół Świętej Trójcy
Pod koniec XVIII wieku ewangelicy z Dzierżoniowa zbudowali sobie nowy kościół na ruinach zamku książęcego przy bramie Świdnickiej. Zaprojektował go Carl Gotthard Langhans, autor Bramy Brandenburskiej w Berlinie. Wnętrze otaczają trzy piętra galerii, a fasada z wieżą zamyka widok z rynku wzdłuż ulicy Świdnickiej. Obok stoi ośmioboczny kościół Świętej Trójcy, odbudowany po pożarze z 1832 roku.
Parowozownia wachlarzowa
W 1855 roku do Dzierżoniowa dotarła kolej ze Świdnicy, a trzy lata później pojechała dalej, do Ząbkowic. Między fabrykami bawełny w Dzierżoniowie, Bielawie i Pieszycach powstały kolejne linie, a stacja stała się węzłem. Około 1900 roku zbudowano przy niej parowozownię wachlarzową na osiem lokomotyw, ułożonych w kształt wachlarza. Przed wrotami stoi obrotnica, obracany pomost, który ustawiał lokomotywę na wybranym torze.
Młyn Hilberta
W 1868 roku bracia Hilbertowie z Bielawy urządzili młyn w budynkach dawnego zakładu włókienniczego. Rozbudowywali go do końca lat trzydziestych XX wieku, a młyn Hilberta pracował potem bez przerwy aż do 2016 roku. Zachował komplet maszyn z lat trzydziestych, w tym czterdzieści walców do mielenia zboża. To największy kompletny zabytkowy młyn zbożowy w Polsce, dziś muzeum techniki zwiedzane z przewodnikiem.
Synagoga
W 1875 roku nieliczna gmina żydowska otworzyła synagogę między dwoma pierścieniami murów. W czasie Nocy Kryształowej budynek zdewastowano, ale go nie podpalono. Po 1945 roku, gdy miasto znalazło się w granicach Polski, zamieszkali w nim polscy Żydzi i Dzierżoniów stał się jednym z ich największych skupisk na Dolnym Śląsku: na przełomie 1946 i 1947 roku mieszkało tu prawie osiemnaście tysięcy Żydów.
Wieże ciśnień
Rosnące miasto potrzebowało wody. W 1884 roku na jednym z najwyżej położonych punktów stanęła ceglana wieża ciśnień ze stalowym zbiornikiem na 350 metrów sześciennych. Pół wieku później, w latach 1934–1935, przy murach obronnych postawiono drugą, ośmioboczną, z tarasem widokowym na szczycie.
Willa Cohnów
W końcu XIX wieku fabrykanci budowali swoje domy na zachód od starego miasta, przy drodze do Świdnicy. Jednym z nich jest willa Cohnów, pałacyk z czerwonej cegły i piaskowca z 1897 roku, postawiony dla Hermanna Cohna, współzałożyciela jednej z pierwszych mechanicznych tkalni w mieście. Od 2011 roku mieści się tu Muzeum Miejskie.
Wille przy Świdnickiej i Szkolnej
Przy Świdnickiej, a od 1885 roku także w nowej dzielnicy willowej na gruntach włączonej do miasta wsi Ernsdorf, budowali swoje domy zamożni mieszkańcy. Wśród nich byli dwaj miejscowi budowniczowie: Ewald Böttger, autor synagogi, i Robert Klatt, którego firma budowlana była jedną z największych w mieście.
Hotel Polonia
W 1908 roku firma Klatta zbudowała nad Piławą hotel Kaiserhof, z wykuszami, loggiami i rzeźbami postaci z mitologii na fasadzie. Ostateczny kształt dostał w latach dwudziestych. Po wojnie stał się hotelem Polonia, a zarazem hotelem pracowniczym zakładów radiowych „Diora”.
Gmach sądu przy Ząbkowickiej
W latach 1900–1903 przy ulicy Ząbkowickiej stanął gmach sądu z aresztem na tyłach działki. Zaprojektował go pruski urzędnik budowlany Heinrich F. Mergard. Ceglany budynek na planie litery E ma trzy kondygnacje i wysoką piwnicę. Pośrodku fasady wysuwa się część zwieńczona okazałym szczytem, a w narożach stoją dwie wieże o spiczastych dachach z żelaznymi ozdobnymi zwieńczeniami. Wejście prowadzi przez ostrołukowy portal z oryginalnymi drzwiami. Wnętrza zdobią ozdobne i alegoryczne malowidła Oscara Andersa z Bielawy. Areszt postawiono na planie krzyża o równych ramionach. Od ulicy zachowało się oryginalne ogrodzenie z bramami między neogotyckimi słupami. W dawnym sądzie mieści się dziś komenda powiatowa policji.
Przędzalnia nad Piławką
W latach 1896–1898 nad rzeką Piławką, przy ulicy Batalionów Chłopskich, zbudowano przędzalnię bawełny , kilkaset metrów od młyna Hilberta. To monumentalna, ceglana zabudowa naśladująca dawne style, typowa dla tamtej epoki. Jej architekt i budowniczy pozostają nieznani. Po wojnie przędzalnia weszła w skład państwowego przemysłu bawełnianego, a od 1964 roku była zakładem nr IV Dzierżoniowskich Zakładów Przemysłu Bawełnianego. Zakłady bawełniane, ostatnio pod nazwą Silesiana, działały do 2006 roku. Po ich upadku jeden z budynków zakładu, dawny magazyn przędzy, przejęła firma produkująca żaglówki i jachty.