Tra i monumenti più importanti ricordiamo la Chiesa Madre, dedicata a S.Nicolò e la Chiesa di S. Sebastiano Martire, edificata nel sec. XVIII.
Altre chiese:
- Chiesa della Madonna del Carmine
- Chiesa del Convento dei padri Cappuccini
- Chiesa di Sant'Antonio di Padova
- Chiesa dello Spirito Santo

Il centro storico di Melilli è ricco di palazzi sontuosi, indubbia testimonianza di un passato “nobile”, in cui molte famiglie signorili vivevano nel centro ibleo. Molti di questi palazzi sono chiusi a causa dell'abbandono da parte di molti nuclei familiari proprietari. Palazzi signorili, alcuni dei quali sono susseguenti al terremoto del 1693 e quindi ricostruiti secondo i canoni architettonici del tempo, altri sono invece dell'Ottocento e del Novecento. Molti di questi palazzi sono ubicati lungo la Via Iblea, l'arteria principale di Melilli.
- Palazzo Vinci
- Palazzo Rossi-Matera-Rizzo-Vinci, con splendide balconate e mensole in pietra, con figure grottesche.
- Palazzo Municipale (ex monastero benedettino)
- Loggiato Monumentale - Piazza San Sebastiano

Di grande rilevanza archeologica sono i siti di:
- Megara Iblea (Megara Hyblaea)- resti della colonia greca Megara, situati nella baia del comune di Augusta
- Le necropoli dell'età del bronzo, poco distanti dal paese
- Thapsos nella penisola Magnisi, presso il comune di Priolo Gargallo e sita all'interno della Marina di Melilli
- Valle del Marcellino (Villasmundo)

Aree di interesse naturalistico
Nonostante la presenza dell'area industriale sul territorio di Melilli possa far presupporre che sia un argomento poco rilevante, è interessante considerare anche l'aspetto naturalistico del territorio. Il fiume Marcellino, che scorre sul territorio di Melilli, offre un incantevole ambiente naturale ed una antica necropoli; una menzione particolare va alle vicine saline di Augusta, un tempo importante risorsa economica fino alla fine della Seconda Guerra Mondiale.Una curiosità su Melilli è la presenza nella sua zona del cosiddetto Gozzo dei Martiri, una caratteristica scogliera erosa dal mare a forma di gradinata.

Di notevole interesse naturale sono da considerare anche:
- Grotta Palombara (presenza di stalagmiti e stalattiti)
- Grotta di Mastropietro (presenza di stalagmiti e stalattiti)
- Riserva Naturale Integrale "Complesso speleologico Villasmundo-Alfio" (cavità carsiche di grande interesse scientifico; ambiente epigeo con presenza di piante e animali di notevole valore biogeografico)
- "Pirrera" (imponente cava di pietra a "cielo coperto")
- Museo di Scienze Naturali, oggi Eco Museo dei Monti Climiti (curato dal CUTGANA dell'Università degli Studi di Catania)
- Fiumi: Marcellino, Mulinello
- Torrenti e cave: Belluzza, Canniolo, Cannizzoli, Càntera, Fiumara, Fontanelle, Ladroni, Li Margi, Molini, S.Cusumano, Sorciaro, Vallone della neve
- Monti Climiti