ภายในเมืองและนอกเมืองกำแพงเพชรมีซากโบราณสถานใหญ่น้อยเป็นจำนวนมาก เกือบทั้งหมดเป็นศาสนสถานเนื่องในพระพุทธศาสนาลัทธิเถรวาทแบบลังกาวงศ์ กลางเมืองมีวัดพระแก้ว วัดพระธาตุเป็นศูนย์กลาง เป็นลักษณะวัดหลวงที่มีเฉพาะเขตพุทธาวาส ไม่มีพระภิกษุจำพรรษา ทางด้านทิศเหนือของวัดพระแก้วเป็นบริเวณที่เรียกว่าสระมน (เชื่อกันว่าเป็นบริเวณวังโบราณ) และเทวสถานศาลพระอิศวรซึ่งสร้างในสมัยกรุงศรีอยุธยา บริเวณนอกเมืองทางด้านทิศเหนือ มีกลุ่มวัดโบราณขนาดใหญ่น้อยประมาณ 40 แห่ง สร้างอยู่บนเนินเขาลูกรังขนาดย่อม จัดเป็นเขตอรัญญิกของเมืองกำแพงเพชร โบราณสถานสำคัญ ได้แก่ วัดพระนอน วัดป่ามืด วัดพระสี่อิริยาบถ วัดฆ้องชัย วัดนาคเจ็ดเศียร วัดสิงห์ วัดกำแพงงาม วัดเตาหม้อ วัดช้างรอบ และวัดอาวาสใหญ่ กลุ่มโบราณสถานเขตอรัญญิกนับเป็นงานสถาปัตยกรรมที่เป็นเอกลักษณ์โดดเด่นของเมืองกำแพงเพชร ด้วยโบราณสถานสร้างรวมกลุ่มหนาแน่นในบริเวณพื้นที่ติดต่อเป็นผืนเดียวกัน โบราณสถานมีขนาดใหญ่โตอลังการใช้ศิลาแลงเป็นวัสดุหลักในการก่อสร้าง และมีความงดงามทางศิลปกรรมของสกุลช่างเมืองกำแพงเพชรควบคู่กันไป
บริเวณฝั่งตะวันตกของแม่น้ำปิงหรือฝั่งตรงข้ามกับเมืองกำแพงเพชร เป็นที่ตั้งของเมืองโบราณอีกเมืองหนึ่งที่เรียกว่าเมืองนครชุม ลักษณะตัวเมืองเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าอยู่ตรงปากคลองสวนหมาก กำแพงเมืองเป็นลักษณะคันดินสามชั้น ซึ่งในปัจจุบันถูกทำลายไปมากทั้งการกัดเซาะของแม่น้ำปิง และการขยายตัวของชุมชนปัจจุบัน
กลุ่มโบราณสถานสำคัญชองเมืองนครชุมตั้งอยู่นอกเมืองทางด้านทิศใต้ ห่างจากแนวกำแพงเมืองประมาณ 500 เมตร เป็นกลุ่มวัดเขตอรัญญิกของเมืองนครชุม วัดสำคัญได้แก่ วัดเจดีย์กลางทุ่ง วัดหนองพิกุล วัดซุ้มกอ และวัดหนองลังกา