Im Herzen Bolognas befindet sich die herrliche Piazza Maggiore mit dem erhabenen Palazzo Communale, der mit seiner Renaissance-Fassade heute Sitz der Stadtverwaltung ist. Die unvollendete Fassade der großen gotischen Kathedrale San Petronio, die dem Schutzpatron der Stadt gewidmet ist, überragt den ganzen Platz. Wäre diese fünftgrößte Kirche der Welt vollendet worden, hätte ihre Größe die des Petersdoms in Rom übertroffen.Ungewöhnlich ist die extreme Breite des Schiffs: obwohl der Bau der Basilika bereits im 14. Jahrhundert begonnen worden war, konnten die Berechnungen zur Schließung des Dachs erst Mitte des 17 Jh. vollendet werden. Der untere Teil der Fassade ist mit Marmor verkleidet und wird von einem herrlichen Portal geziert, das um 1430 von Jacopo della Quercia geschaffen wurde. Im Inneren der drei Kirchenschiffe finden sich mit Intarsien geschmückte Gestühle, herrliche Fresken und Altäre. Links des Doms befindet sich das Archäologishe Museum mit Fundstücken aus dem etruskischen Felsina, dem römischen Bononia und den Villanova-Dörfern. Dort, wo das linke Querschiff des Doms geplant war, wurde das Gebäude des Archiginnasio errichtet, wo sich bis Anfang des 19. Jh. der Sitz der Bologneser Universität befand. Aus den Sälen der Universität wurden später die Lesesäle und Archive der Biblioteca Communale.

Mitten auf der Piazza Maggiore thront der Brunnen Fontana di Nettuno, einer der schönsten Brunnen des 16. Jh., mit einer Bronzestatue des Meeresgotts, die wie auch die weiteren Bronzestatuen 1563-66 von Giambologna gegossen wurden.