De oude kern van Torredembarra ligt op een zachte heuvel met uitzicht op de kust, met een stratenplan dat grotendeels onveranderd is sinds de middeleeuwen. De smalle steegjes stralen uit vanaf de Plaça del Castell, het burgerlijke hart van de stad, waar het Castell de Torredembarra — ook bekend als Castell dels Icart — het plein domineert.
Het kasteel werd gebouwd door Lluís d'Icart, heer van de stad, vanaf 1565 en voltooid rond 1580. Het is het enige bewaarde civiele nieuwbouwproject uit de Catalaanse Renaissance in heel Catalonië, wat het tot een architectonisch monument van nationaal belang maakt. Het gebouw heeft een vierkante plattegrond met vier hoektorens, ontworpen als woonvesting om de bevolking vanaf het hoogste punt te beheersen. Volgens Mediterrane traditie zijn de vertrekken rond een binnenplaats met galerijen en arcaden geschikt. Het gewelf tussen de hoofdingang en de binnenplaats wordt toegeschreven aan meester-bouwer Pere Blai, die ook aan het Palau de la Generalitat in Barcelona werkte. De familie Icart bezat de heerlijkheid over Torredembarra sinds 1391. Het kasteel werd tussen 1995 en 2000 volledig gerestaureerd en aangewezen als Bé Cultural d'Interès Nacional (BCIN) — de hoogste erfgoedbescherming in Catalonië. Het dient nu als gemeentehuis (Ajuntament).
Tegenover het kasteel staat de Torre de la Vila (Stadstoren), het oudste bewaard gebleven gebouw van Torredembarra. Waarschijnlijk gebouwd tussen de 12e en 13e eeuw in Mudéjar-stijl, maakte hij deel uit van de oorspronkelijke verdedigingswerken — een van de vier torens in de stadsmuur uit het begin van de 13e eeuw. Oorspronkelijk bekend als Torre Grossa (Grote Toren), werd hij in de gotische periode verbouwd en bewaard gotische vensters uit de 15e eeuw, waaronder een opvallend kieelboogvenster en een coronella-venster. De toren werd in 1981 gerestaureerd.
De Parochiekerk van Sant Pere Apòstol (Sint-Pieter) voltooit de monumentale kern. De bouw begon in 1677 na verlening van bisschoppelijke toestemming in 1676, en de kerk werd ingezegend op 4 december 1680. Het is een driebeukige basiliek met tongewelf en centrale koepel. Tussen 1771 en 1774 werden het dwarsschip en de apsis in barokstijl toegevoegd. De kerk herbergt een opmerkelijk barokorgel uit de 18e eeuw en een 17e-eeuws schilderij van de Heilige Rosalia.
De middeleeuwse muren omsloten de nederzetting en twee originele stadspoorten zijn bewaard: het Portal de Padrines en het Portal de la Bassa. Resten van een steunbeer zijn ook zichtbaar in het Carrer de Mañé i Flaquer. De straten rond de Plaça del Castell tonen een rijke mix van 18e- en 19e-eeuwse architectuur. Het Carrer Antoni Roig valt op door zijn barokke gevels en latere Modernisme-toevoegingen.
