Im Laufe der Jahrhunderte haben sich die in Europa vorherrschenden künstlerischen Stilrichtungen weiterentwickelt und angepasst. Die großen mittelalterlichen Kathedralen und Klöster beginnen mit der Romanik, einem in Katalonien fest verwurzelten Stil, und erreichen eine Glanzzeit in der Gotik, von der in den Städten und speziell in Barcelona bedeutende Beispiele vorhanden sind. Eine besondere Erwähnung verdienen die kleinen romanischen Kirchen in den Pyrenäen, aus denen auch die umfangreiche Freskenserie stammt, die größtenteils im Museu Nacional d’Art de Catalunya (dem Nationalen Museum für katalanische Kunst) aufbewahrt wird.
Überall im Land finden sich interessante Beispiele der Renaissance-, Barock- und Neoklassizismus-Architektur. Aber als die Kunst Kataloniens gilt der Modernisme, der katalanische Jugendstil vom Ende des 19. Jahrhunderts, einer Zeit wirtschaftlicher und demographischer Expansion. Der Modernisme ist eine künstlerische Strömung, die der Dekorationskunst besondere Bedeutung beimisst und die zur glanzvollsten künstlerischen Bewegung ihrer Zeit wurde.
Antoni Gaudí (1852-1926), herausragendste Figur und international anerkannt, geht aufgrund seiner außerordentlichen Persönlichkeit über die Grenzen der Bewegung hinaus. Zu Gaudís Werk zählen geniale Bauten wie die Kirche Sagrada Família, der Parc Güell sowie die Wohnhäuser Casa Milà (auch unter dem Namen La Pedrera bekannt) und Casa Batlló in Barcelona, die Krypta in der Siedlung Colònia Güell in Santa Coloma de Cervelló und andere.
Zu den bedeutendsten Architekten dieser Strömung gehören auch: Lluís Domènech i Montaner (1850-1923), „kanonischer“ Modernisme-Archtiktekt, Erbauer des Musikpalastes Palau de la Música Catalana und des Krankenhauskomplexes Hospital de Sant Pau in Barcelona; Josep M. Jujol (1879-1949), der seine Architektur hauptsächlich in der Camp de Tarragona genannten Umgebung der gleichnamigen Stadt entwickelte; Cèsar Martinell (1888-1973), bekannt für landwirtschaftliche Bauten und besonders für die „Kathedralen des Weins“ getauften Weinkellereien; und Lluís Muncunill (1868-1931), der von Terrassa aus den Modernisme-Stil an die Industriearchitektur anpasste. Josep Puig i Cadafalch (1867-1957), der Werke wie die Häuser Casa Amatller oder Casa Terrades (letzteres im Volksmund als Casa de les Punxes - Haus der Nadeln - bekannt) entwarf, war der letzte große Vertreter des Modernisme.
Der Rationalismus in der Architektur und der Einfluss von Le Corbusier werden von Josep Lluís Sert (1902-1983), dem bekanntesten Mitglied der sogenannten Gruppe katalanischer Architekten und Techniker für den Fortschritt in der zeitgenössischen Architektur (GATPAC) nach Katalonien gebracht. Die 1928 gegründete und 1939 aufgelöste Gruppe stellte eine avantgardistische Erfahrung in der Konzeption von Gebäuden und Städtebau dar. Zu der Dazu gehörten unter anderen auch Josep Torres Clavé (1906-1939) und Ricardo de Churruca (1900-1963).
Josep Antoni Coderch (1913-1984) ist der Vertreter der katalanischen Nachkriegsarchitektur mit der stärksten internationalen Ausstrahlung. Das erste Jahrzehnt der Demokratie in Spanien und Katalonien bedeutete die Konsolidierung einer Architektengeneration, die anlässlich der Olympischen Spiele 1992 die Stadt Barcelona erneuerten. Hervorzuheben sind Oriol Bohigas (1925), David-John Macky (1933) und Josep Martorell (1925) vom Büro MBM (Olympisches Dorf), Ricard Bofill (1939) (katalanisches Nationaltheater), Òscar Tusquets (1941) (Modernisierung und Erweiterung des Palau de la Música Catalana), Lluís Clotet (1941), Carlos Ferrater (1944), Rosa Barba (1948-2000) und Ricard Pié (1946) vom Büro Barba & Pié sowie Josep Lluís Mateo (1949). Genannt seien auch Lluís Doménech (1940) und Roser Amadó (1944), die das erfahrene Team B01 Arquitectes bilden, zu dessen Werken unter anderem das Museum Fundació Tàpies gehört, oder Carme Pinós (1954).
Eine besondere Erwähnung verdient Enric Miralles (1955-2000), der katalanische Architekt mit der stärksten internationalen Ausstrahlung der letzten Jahre des 20. Jahrhunderts. Von ihm stammen Referenzwerke wie der Friedhof in Igualada oder der Umbau der Markthalle Mercat de Santa Caterina in Barcelona. Seit dem Tod des Architekten setzt seine Partnerin Benedetta Tagliabue (1963) an der Spitze des Büros Miralles & Tagliabue die Arbeit fort und führt einige der gemeinsam begonnenen Projekte aus, darunter der neue Sitz des Gasversorgungsunternehmens Gas Natural.
Der architektonische Sprung des Barcelona der Olympiade 92 war auch das Werk einer Reihe von Architekten internationaler Relevanz wie zum Beispiel Arata Isozaki (Sport- und Mehrzweckhalle Palau Sant Jordi), Norman Foster (Fernsehturm Torre Collserola), Frank O. Gehry (Fisch-Skulptur Peix), Santiago Calatrava (Telekommunikationsturm auf dem Montjuïc-Berg), Peter Eisenman (Olympisches Dorf & Steinzeitfundstätte Parc de la Draga in Banyoles) oder Richard Meyer (Museum für zeitgenössische Kunst - MACBA - in Barcelona). Dadurch wurde die katalanische Hauptstadt zu einer Referenzstadt der Architektur. Bei der architektonischen Umgestaltung in den ersten Jahren des neuen Jahrhunderts, mit dem Forum der Kulturen 2004 als Motor, erhielten neue internationale Stimmen eine Hauptrolle, darunter zum Beispiel Herzog und De Meuron (Forum-Gebäude), Jean Nouvel (Bürohochhaus Torre Agbar) und Iñaki Ábalos und Juan Herreros (Park Parc Litoral del Fòrum). Auch die architektonische Entwicklung des Kataloniens der Zukunft spricht mit internationaler Stimme. Toyo Ito erarbeitet das Projekt für die Erweiterung des Messegeländes Fira de Barcelona Montjuïc-2, Zaha Hadid wird mit dem Spiralling Tower den zukünftigen Sitz eines Universitätscampus am Fluss Besòs bauen, David Chipperfield hat den Gerichtsgebäudekomplex Ciutat de la Justícia in Hospitalet de Llobregat erworfen und Dominique Perrault den Sportkomplex und das künftige Montigalà-Stadion in Badalona.