Παραθαλάσσιοι, διατηρητέοι οικισμοί εναλλάσσονται με ορεινούς παραδοσιακούς. Αγροικίες και λιθοδομές αναδύουν τη λιτότητα της αρχιτεκτονικής της λεσβιακής υπαίθρου. Πύργοι και μεγαλοπρεπή αρχοντικά με στοιχεία νεοκλασικά, μπαρόκ, νεογοτθικά, μπελ εποκ, αναγεννησιακά, αλλά και μεσαιωνικά, οθωμανικά κτίσματα, κάστρα και επιβλητικοί ναοί, συνθέτουν μια εικόνα που χαράσσεται ανεξίτηλα στο μυαλό του επισκέπτη.
Κατά την περιήγησή σας στο νησί, από την πρώτη στιγμή θα εντυπωσιαστείτε με την ιδιαίτερη αρχιτεκτονική του και ειδικά της πρωτεύουσάς του, της Μυτιλήνης. Αρχοντικά χτισμένα κυρίως στα τέλη του 19ου αρχές 20ου αιώνα, συνδυάζουν την κλασσική ελληνική αρχιτεκτονική με ευρωπαϊκά στοιχεία (μπαρόκ, νεογοτθικά, αναγεννησιακά, νεοκλασικά). Τεράστια παράθυρα, βαριές ξύλινες πόρτες, μαρμάρινα σκαλιά, αετώματα και κίονες μαρτυρούν την παλιά αστική αίγλη της Λέσβου. Πολλά από αυτά θα συναντήσετε στο δρόμο προς το αεροδρόμιο στην περιοχή της Σουράδας, αλλά και διάσπαρτα σε όλο το νησί, όπως για παράδειγμα στην Πέτρα όπου μπορείτε να επισκεφθείτε το Αρχοντικό της Βαρελτζήδαινας, κτίσμα του τέλους του 18ου αιώνα, το οποίο ανήκει στην κοσμική αρχιτεκτονική της Λέσβου της ύστερης Τουρκοκρατίας. Το ίδιο επιβλητικά είναι και τα κτίρια στην προκυμαία της Μυτιλήνης: το πρώην ξενοδοχείο Μεγάλη Βρετάνια, οι Κολώνες, το Παλαιό Λιμεναρχείο, το κτίριο της Περιφέρειας, το Παλαιό Δημαρχείο, κ.α.
Στους οικισμούς του νησιού θα συναντήσετε μια διαφορετική μορφή αρχιτεκτονικής με παραδοσιακές κεραμοσκεπείς οικίες χτισμένες από πέτρα, συνήθως διώροφες με ξύλινα σαχνισίνια που προβάλλουν, διακοσμώντας με τον δικό τους μοναδικό τρόπο τις προσόψεις τους. Χαρακτηριστικό δείγμα παραδοσιακών οικισμών όπου συναντάται αυτού του είδους η αρχιτεκτονική είναι ο Μόλυβος και η Αγιάσος.
Έναν συνδυασμό αστικής και αγροτικής οικίας αποτελούν και οι πύργοι, τους οποίους θα συναντήσετε κυρίως στην περιοχή των Πύργων Θερμής, αλλά και σε άλλους οικισμούς. Πρόκειται για τριώροφα πετρόκτιστα οικοδομήματα που χρησιμοποιούνταν ως εξοχικές κατοικίες εύπορων οικογενειών. Η μορφή τους παραπέμπει σε οχυρωματικό κτίσμα με το ισόγειο να προστατεύεται από τους εισβολείς με παντελή απουσία παραθύρων και την ύπαρξη μόνον μιας μικρής στενής εισόδου.
Στο νησί υπάρχουν επίσης μνημεία από την εποχή της οθωμανικής κατοχής. Τα περισσότερα από αυτά τα κτίρια βρίσκονται στην Μυτιλήνη: τζαμιά όπως το Γενί Τζαμί στην οδό Ερμού, το Γιαλί Τζαμί και Βαλιδέ Τζαμί στην Επάνω Σκάλα, οθωμανικά λουτρά όπως το Τσαρσί Χαμάμ στην Αγορά, αλλά και άλλα κτίρια όπως το Οθωμανικό Γυμνάσιο Μυτιλήνης που σήμερα στεγάζει τα δικαστήρια, το αρχοντικό Χαλίμ Μπέι που φιλοξενεί τη Δημοτική Πινακοθήκη, το ξενοδοχείο Σάρλιτζα Παλλάς στην περιοχή της Θερμής. Ωστόσο, δείγματα κτιρίων από την οθωμανική κατοχή, κυρίως τζαμιά, απαντώνται και σε άλλες περιοχές του νησιού.
Πολλά είναι και τα βιομηχανικά κτίρια στη Λέσβο, γεγονός που μαρτυρά την παλιά εμπορική της άνθιση: ελαιοτριβεία, σαπωνοποιεία, βυρσοδεψεία, αποθήκες. Σήμερα, κάποια από τα κτίσματα αυτά έχουν αναστηλωθεί και χρησιμοποιούνται ως πολιτιστικοί χώροι και μουσεία, όπως το Κοινοτικό Ελαιοτριβείο Μανταμάδου, το Ελαιοτριβείο-Μουσείο Βρανά στον Παππάδο Γέρας, το Μουσείο Σαπωνοποιίας στο Πλωμάρι και το Μουσείο Βιομηχανικής Ελαιουργίας στην Αγία Παρασκευή.
Στην ύπαιθρο επίσης, θα συναντήσετε ντάμια (αγροτόσπιτα) που εξυπηρετούν τις αγροτικές ανάγκες των κατοίκων ως προσωρινά καταλύματα ή αποθηκευτικοί χώροι, σέτια (ξερολιθιές) που συγκρατούν το επικλινές έδαφος για την καλλιέργεια των ελιών, πέτρινα γεφύρια και κρήνες που συνθέτουν την αρχιτεκτονική του αγροτικού χώρου.
Τέλος, πέρα από την κοσμική, έντονη είναι η παρουσία της εκκλησιαστικής αρχιτεκτονικής στο νησί, δείγματα της οποίας είναι: ο Άγιος Θεράπων στην προκυμαία της Μυτιλήνης, ναός βυζαντινού ρυθμού με πολλά εξωτερικά γοτθικά στοιχεία, ο μητροπολιτικής ναός Αγίου Αθανασίου στον παλαιό οικισμό της Μυτιλήνης, με το εντυπωσιακό του κωδωνοστάσιο (ύψους 33 μέτρων) γοτθικού ρυθμού, η τρίκλιτη βασιλική της Κοίμησης της Θεοτόκου στην Αγιάσο, αλλά και πλήθος από ξωκλήσια που βρίσκονται διάσπαρτα στο νησί. Αξιόλογο αρχιτεκτονικό ενδιαφέρον παρουσιάζουν επίσης και οι μονές του νησιού όπως η Μονή Λειμώνος, η Μονή Παμμεγίστων Ταξιαρχών Μανταμάδου, η Μονή Πυθαρίου στην Ερεσό, κ.α.