Raatihuoneentorin ja historiallisen Vanhankaupungin lisäksi Tallinnassa on paljon museoita, esimerkiksi kaupunginmuseo, Viron historiallinen museo entisessä Suurkillan talossa, kidutusmuseo, luonnontieteellinen museo ja palontorjuntamuseo. Lisäksi Tallinnassa sijaitsee 2008 vuoden eurooppalaiseksi museoksi valittu Kumu-taidemuseo ja sen erillisosasto Kadriorgin palatsissa.
Vanhankaupugin silhuetille ovat tunnusomaisia vanhojen kirkkojen korkeat tornit: Olevisten kirkko, Pyhän Hengen kirkko (Pühavaimu kirik), Pyhän Nikolaoksen kirkko (nykyisin museona) ja tuomiokirkko. Muita nähtävyyksiä ovat esimerkiksi kaupunginmuuri, tv-torni ja kasvitieteellinen puutarha sekä laululava, jossa joka viides vuosi pidetään Tallinnan laulujuhlat. Tallinnassa on myös eläintarha, joka on varsinkin lapsiperheiden suosiossa.
Tallinnan keskiaikainen kaupunginmuuri oli aikanaan tehokas puolustuseste. Aikanaan 16 metriä korkeasta, kolme metriä leveästä ja neljä kilometriä pitkästä muurista on jäljellä kaksi kilometriä ja 26 tornia.
