Wie die anderen Städte des Fachwerk5Ecks verfügt auch Northeim über eine außergewöhnlich hohe Dichte schützenswerter Häuser: Über 900 denkmalgeschützte Bauwerke sind im Stadtgebiet verzeichnet. 

Northeim entstand im Mittelalter an der Kreuzung bedeutender Handelsstraßen. Den Kern bildeten ein gräflicher Gutshof mit Kloster, ein Bauerndorf sowie eine Marktsiedlung. Fernverkehr, fruchtbare Ackerböden und der Zuzug von Landbevölkerung verhalfen der Hansestadt zu einer Blüte, die sich auch in der Baukultur zeigt: Die traufseitigen Stadtdielenhäuser in Fachwerkbauweise mit ihren prächtigen, spitzbögigen Toreinfahrten sind charakteristisch für die Region. Die Schnitzkunst der Gotik und vor allem der Weserrenaissance bereichern 
das Straßenbild. Auch der spätgotische Neubau der St.-Sixti-Kirche oder die Sicherung der Stadtmauer mit Wall-Graben-Anlage und mächtigen Torbastionen zeugen von dieser ersten Hochphase. 
Vom 30-Jährigen Krieg (1618-1648) konnte Northeim sich lange nicht erholen. Die Neubauten der Folgezeit blieben eher schlicht. Erst mit dem Bau der Chausseen im späten 18. und der Eisenbahn im 19. Jahrhundert gewann der Verkehrsknotenpunkt Northeim wieder an Bedeutung. Das damit einziehende Beamtentum aus Industrie, Militär- und Staatsdienst brachte Wohlstand und ein Selbstbewusstsein, das sich baulich auszudrücken suchte. Begünstigt wurde dies durch drei Großbrände, die neue Freiflächen in der Altstadt schufen, sowie neuerschlossene Baugebiete außerhalb des Stadtkerns. Teilweise blieb man dabei der schlichten Fachwerktradition treu. Daneben entstanden backsteinerne Massivbauten mit repräsentativen Fassaden im Historismus und Jugendstil, bei denen aber auch immer wieder traditionelle Fachwerkelemente mit eingebunden wurden. 
Die Northeimer Dörfer entwickelten sich teils im Umfeld von alten Adels und Klostergütern oder von Burgen. Die denkmalgeschützten Arbeiter -und Bauernhäuser entstanden hier größtenteils im 19. Jahrhundert, ein paar Gebäude stammen noch aus dem 18. oder sogar dem 17. Jahrhundert. Stilistisch dominiert das traufseitig erschlossene, mitteldeutsche Wohn-Wirtschafts-Haus in bodenständig schlichtgehaltenem Sichtfachwerk. Vereinzelt auftretende Baustoffe verweisen bereits auf die Kultur der umliegenden Gebirgsregionen Harz (Schiefer, 
Holzbeschlag) und Solling (Buntsandstein). 
Aus dem Mittelalter kann Northeim zudem die bisher älteste Landwehr Südniedersachsens sowie eine Reihe von Warttürmen und kleinen Burgen aufweisen. Sie sind jedoch alle abgegangen und nur noch mit archäologischen Methoden fassbar. Die Ausnahme stellt das Schloss Imbshausen dar: Hier wurde ein bereits um 1000 n.Chr. bezeugtes, befestigtes Gehöft im 16. Jahrhundert zur Wasserburg mit Gutshof und Schlosspark ausgebaut. In den 1860er Jahren wurden große Teile davon erneut verändert: Es entstand ein romantisches, dreiteiliges Schloss im Stil der englischen Neugotik aus gelbem Backstein und mit Fenstern aus Sandsteinmaßwerk.