Mit dem Schlossmuseum zu Arnstadt verbindet sich vor allem der Name einer einzigartigen barocken Miniaturwelt - "Mon plaisir". Über 82 Szenen berichten eindrucksvoll aus dem Leben einer Residenzstadt im 18. Jahrhundert. Das ehemals fürstliche Palais, ein schlichtes barockes Stadtschloss in zentraler Lage der Stadt, beherbergt außerdem die über die Landesgrenzen hinaus bekannte Bachausstellung.

Das Bachdenkmal auf dem Markt wurde von Prof. Bernd Göbel modelliert und zeigt das Abbild des „Jungen Bach“. Es wurde am 21. März 1985, anlässlich des 300. Geburtstages von J. S Bach eingeweiht.

Arnstadt besitzt mit dem Haus Kohlgasse 7 eine der bedeutenden ehemaligen Wohnstätten der Musikerfamilie Bach. In keiner anderen „Bachstadt“ Deutschlands ist ein Haus erhalten, in dem Johann Sebastian Bach ein- und ausging, in dem er wahrscheinlich sogar in seiner Arnstädter Zeit wohnte. Es war 45 Jahre lang in Besitz der Familie Bach und damit auch ein Treffpunkt für deren Angehörige aus ganz Thüringen.

Erstmals wird die damalige Bonifatiuskirche am Marktplatz im Jahr 1333 erwähnt. Der Orgelbaumeister Johann Friedrich Wender erstellte eine Orgel für die Kirche, die der damals 18-jährige Johann Sebastian Bach abnahm und prüfte. Bach wurde im August 1703 an die Neue Kirche als Organist berufen und blieb bis 1707 in Arnstadt. Ein weiteres Instrument, eine romantische Steinmeyerorgel, befindet sich ebenfalls in der Kirche.

Der im Wesentlichen im 12. und 13. Jahrhundert errichtete Bau gilt neben dem Naumburger Dom als wichtigster Kirchenbau der Übergangsphase von der Romanik zur Gotik in Mitteldeutschland. Besonders zu beachtende Elemente im Inneren des Sakralbaus sind die aus Lindenholz geschnitzte "Schöne Madonna" und ein kunstvoll gestalteter Flügelaltar aus dem 15 Jahrhundert.

Der Jacobsturm ist der ehemalige Glockenturm der 1369 erstmals erwähnten St. Jacobiskirche. Das Kirchenschiff wurde 1676 entfernt, der Turm wurde mehrere Male ausgebessert. 1996 wurde ein Glockenspiel auf dem Turm eingeweiht.

Die Oberkirche mit dem angrenzenden Gebäudekomplex entstand im 13. Jahrhundert als Franziskanerkloster. Der Turm wurde später zur Stabilisierung des Bauwerkes angefügt. Hervorzuheben ist hier die Bildergalerie alttesttamentarischer Szenen auf den Emporen.

Das nach dem großen Stadt-Brand von 1581 im Stil der Renaissance erbaute Rathaus (1582-1586) beherrscht mit seinen aus Ziergiebeln und zahlreichen Schmuckelementen bestehenden Fassade die Nordseite des Marktplatzes.

Auf der Ostseite des Platzes steht die aus 18 Sandsteinsäulen errichtete Galerie, die als Tuchmachergaden genutzt wurde.

Am nordöstlichen Altstadtrand entstand an der Stelle der alten Hersfelder Burg das Renaissanceschloss Neideck (1553-1560). Der original erhaltene Schloss-Turm (Höhe 65m) mit kupferbeschlagener Haube und Helm gilt als eines der weithin sichtbaren Wahrzeichen der Stadt. Im liebevoll restaurierten Gärtnerhäuschen im Schlossgarten kann man ein Modell der Stadt um 1740 bewundern.

Im Jahre 1842 von einer fürstlichen Reitbahn in ein Theater umgebaut, ist das Theater im Schlossgarten ein beliebtes Kulturdomizil für den Ilm-Kreis. Teils mit eigenem Ensemble ausgestattet, teils von anderen Theatern bespielt, bietet es ein vielseitiges, abwechslungsreiches und interessantes Angebot.

Ein altes Fabrikgelände, ehemals Taschenlampenfabrik (Artas), wurde umgebaut zu einer Galerie für moderne Kunst. Zu sehen sind ständig wechselnde Ausstellungen zeitgenössischer, nationaler oder internationaler Künstler, sowie ständige Präsentationen der Arbeiten einheimischer Kunstschaffender.