Centrum Bolonii jest bardzo zwarte i większość zabytków godnych uwagi znajduje się wewnątrz viale, czyli obwodnicy. Jedna z głównych ulic, via dell Indipendenza, prowadzi z dworca do centrum, jest otoczona kinami i barami i panuje na niej zawsze duży ruch; kończy się przy centralnych Piazza Maggiore i Piazza del Nettuno. Na prawo znajduje się dzielnica handlowa, ograniczona biurowcami przy via G. Marconi, a na lewo dzielnica uniwersytecka. Od razu rzuca się w oczy, jak dobrze zachowane jest centro storico: Bolonia jest miastem traktującym swą historię bardzo poważnie i konsekwentnie realizowane są tu plany restauracji arkad i kościołów w centrum. Może to być powodem rozczarowania, gdyż nierzadko wywieszka na kościele sugeruje, by powrócić w 1994 r., lecz sam spacer przez stare miasto należy do wielkich przyjemności.
Piazza Maggiore i okolica
Życie w mieście kręci się wokół Piazza Maggiore i jest to oczywisty punkt wyjściowy zwiedzania; ruch zdaje się tu nigdy nie zamierać: kawiarnie są od rana przepełnione, wyludniają się jedynie trochę przed passeggiata. Tutaj toczy się wszelkie życie towarzyskie, tutaj też — i obok, na sąsiednim Piazza Nettuno — znajdują się najważniejsze budynki świeckie i religijne: katedra, Palazzo Re Enzo i Palazzo Comunale, które robią wrażenie już samym swym ogromem — umocnione przyporami i podziurawione otworami pochodzącymi z pierwotnego rusztowania. Na środku Piazza Nettuno wznosi się wykonany w 1566 r. przez Giambolognę posąg Neptuna, symbol miasta, który ulubiły sobie gołębie. W kierunku zachodnim od posągu, przez mały dziedziniec prowadzą schody do górnych pomieszczeń Palazzo Comunale (pn. i śr.-sb. 9.00-14.00, nd. 9.00-12.30; wstęp wolny). Z części z nich korzystają władze lokalne, natomiast w innych salach są galerie obrazów i ozdobne meble — warto tam zajść bardziej ze względu na widok na plac niż jakiekolwiek konkretne dzieła sztuki. Po przeciwległej stronie placu znajduje się Palazzo Re Enzo; tutaj po bitwie pod Parmą, w 1248 r., przez dwadzieścia lat był więziony król Sardynii, Enzo (stąd nazwa pałacu). Na parterze palazzo mieści się obecnie miejskie biuro turystyczne.
Na południowej stronie Piazza Maggiore wznosi się San Petronio, największy kościół w mieście i jedna z najpiękniejszych gotyckich budowli ceglanych we Włoszech. Pierwotnie kościół miał być większy nawet od bazyliki Św. Piotra w Rzymie, lecz pieniądze i grunt pod nawę boczną zostały przeznaczone przez legata papieskiego w Bolonii na budowę uniwersytetu i projekt architekta Antonio di Vicenzo trzeba było zmodyfikować.
W lewej części bazyliki widać początki zaplanowanej nawy bocznej: doprowadzona jest tylko do jednej trzeciej wysokości, z przeciętym na pół oknem ostrołukowym i fragmentem marmurowego ornamentu na fasadzie. W muzeum bazyliki (codz. 10.00-12.00, wt. i czw. zamkn.) znajdują się makiety przedstawiające budowlę w zamierzonej postaci.
Mimo tego uszczuplenia San Petronio jest pięknym przykładem architektury z końca XIV w. Nad centralnym portalem znajduje się piękna rzeźba Madonny z Dzieciątkiem, wykonana przez Jacopa della Quercia. W bocznych kaplicach można znaleźć szereg skarbów, łącznie XV-wiecznymi freskami — Madonnę z Dzieciątkiem pędzla Giovanniego da Modena oraz Niebo i Piekło Jacopa di Paolo. Najdziwniejszym zabytkiem w kościele jest zegar astronomiczny — umieszczony pod kątem do posadzki południk z brązu i specjalny otwór w dachu, przez który pada promień słońca.
Przeszedłszy przez via dell Archiginnasio od San Petronio, dochodzi się do dość dusznego Museo Civico Archeologico (wt.-sb. 9.00-14.00, nd. 9.00-12.30), gdzie opisy eksponatów są równie niedoskonałe, jak w całych Włoszech. Jednakże wystawiane tu egipskie i rzymskie zabytki są wysokiej wartości, a dział etruski — złożony ze znalezisk pochodzących z etruskiej Felsiny, która stała się Bolonią — należy do najlepszych poza Lacjum. Można tu oglądać reliefy z grobowców, wazy i bogato zdobione brązowe situla z V w. p.n.e.
Dalej, przy tej samej ulicy, znajduje się Archiginnasio, uniwersytet boloński założony mniej więcej w tym samym czasie, gdy budowano Piazza Maggiore; jest to najstarszy uniwersytet w Europie, choć swój własny budynek otrzymał dopiero w 1565 r., gdy Antonio Morandiemu zlecono wzniesienie stojącego do dziś budynku na miejscu uprzednio zarezerowanym dla bazyliki San Petronio. Scalenie uniwersytetu w jednym budynku stanowiło sposób na utrzymanie kontroli nad studentami w okresie, gdy Kościół czuł się szczególnie zagrożony przez reformację. Wolno wejść na główny dziedziniec, pokryty herbami sławniejszych absolwentów, a może nawet posłuchać wykładu — Umberto Eco wykłada w Bolonii semiotykę. Dostępna jest również biblioteka na górze. Jednakże spośród starych sal uniwersyteckich najciekawsza jest Teatro Anatomico (pn.-pt. 9.00-19.45), oryginalna sala sekcyjna wydziału medycznego. Rzędy miejsc otaczają osobliwy fotel profesorski, z baldachimem wspartym na figurach zwanych „gli spellati” (odarci ze skóry). Ze względu na kościelne zakazy nie przeprowadzano tu zbyt wielu sekcji, lecz na te, które się odbywały (na ogół w okolicy karnawału), przychodzili artyści i zwykli mieszczanie, traktując to nie tylko jako okazję do studiów anatomicznych, lecz także jako imprezę towarzyską*.
Na Piazza Galvani, koło starego uniwersytetu, znajduje się pomnik fizyka Luigiego Galvani. Był to jeden z najwybitniejszych naukowców bolońskich, odkrył prądy elektryczne u zwierząt; od jego nazwiska pochodzą terminy: galwanizm czy galwanizacja. Idąc na południe via Garibaldi, dochodzi się po kilku minutach do Piazza San Domenico, na którym w krytych baldachimami grobowcach spoczywają kości średniowiecznych prawników. Bolonia przyczyniła się do rozstrzygnięcia sporów między papieżem a cesarzem rzymskim w X i XI w., zyskując przydomek „la Dotta” (Uczona), co stanowiło podstawę do założenia wiodącego w świecie wydziału prawa na uniwersytecie.
Kościół San Domenico (zamkn. 12.00-17.00) wybudowano w 1251 r., w celu pomieszczenia relikwii św. Dominika, które złożono w tzw. Ar ca di San Domenico, marmurowym grobowcu, który zapoczątkował Nicola Pisano, a dokańczało (aż do XV w.) wielu innych artystów. Pisano i jego uczniowie wyrzeźbili reliefy ilustrujące żywot świętego, z tym że postacie na szczycie są dziełem samego Pisano; Niccoló delFArca wykonał baldachim, a anioł i postacie świętych Prokulusa i Petroniusza są dziełem młodego Michała Anioła.
Na prawo od via delPArchiginnasio przy via Pescerie Vecchie i via Draperie, rozciąga się targ Mercato di Via Clavature, będący świadectwem, jak bardzo zasłużona jest dobra reputacja kuchni bolońskiej. Zwłaszcza jesienią targ jest ucztą dla oczu i uszu: nabyć tu można wielkie grzyby porcini, trufle w koszykach pełnych ryżu, opasłe mortadele, podwieszone bażanty, kaczki i zające oraz kilogramy żab obłupionych ze skóry.