Najważniejszym okresem w historii Puław były niewątpliwie czasy, kiedy należały one do magnackiej rodziny książąt Czartoryskich, zwłaszcza okres od 1784 r. do powstania listopadowego, gdy puławski pałac był rezydencją Adama Kazimierza i jego żony Izabeli z Flemingów, a następnie ich syna Adama Jerzego. W drugiej połowie XVIII w. Czartoryscy należeli do najbogatszych i najbardziej wpływowych rodzin magnackich Rzeczypospolitej, nic więc dziwnego, że swoją siedzibę w Puławach - którą z racji ożywionego życia artystycznego szumnie zwano polskimi Atenami - zaplanowali z rozmachem godnym książęcego dworu.
Klasycystyczny pałac Czartoryskich z lat 1785-1810, wzniesiony na miejscu wcześniejszej barokowej rezydencji Sieniawskich, jest dziś siedzibą Instytutu Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa, lecz od niedawna udostępniono w nim do zwiedzania kilka najlepiej zachowanych i najbardziej okazałych sal.
Największą atrakcją Puław jest jednak ogromny park przypałacowy, rozciągający się wzdłuż łachy wiślanej, któremu zasadniczy kształt na przełomie XVIII i XIX w. nadała fantazja księżnej Izabeli. Zgodnie z panującą wówczas oświeceniową modą park wypełniają liczne obiekty architektoniczne w dosyć swobodny sposób naśladujące różne budowle, jakie wykształceni arystokraci spotykali na szlakach swoich wojaży po Europie. W Świątyni Sybilli, wzorowanej na Świątyni Westy z willi Hadriana w Tivoli, i Domu Gotyckim księżna Czartoryska urządziła w 1801 r. pierwsze polskie muzeum, w którym gromadziła pamiątki historyczne, a wśród nich takie osobliwości jak miecze ofiarowane królowi Jagielle i księciu Witoldowi pod Grunwaldem czy szablę Stefana Batorego. Tutaj przechowywano również wspaniałe dzieła malarskie, w tym słynną Damę z gronostajem Leonarda da Vinci. Tuż przed powstaniem listopadowym kolekcja ta została wywieziona do Paryża, a następnie stała się zaczątkiem Muzeum Czartoryskich, które od 1876 r. do dzisiaj funkcjonuje w Krakowie. Obecnie w obu budynkach mieści się muzeum regionalne PTTK gromadzące zbiory związane z historią miasta i etnografią regionu. Wśród budowli parkowych rozmiarami wyróżnia się rotunda wzorowana na rzymskim Panteonie, wzniesiona w pierwszych latach XIX w. przez nadwornego architekta Czartoryskich Krystiana Piotra Aignera, która od 1919 r. pełni rolę świątyni parafialnej.
Kres świetności puławskiej rezydencji położyła klęska powstania listopadowego - ks. Adam Jerzy Czartoryski został skazany na śmierć (której uniknął uciekając do Paryża, gdzie założył słynny Hotel Lambert), a jego dobra skonfiskowano. Na szczęście wiele z dawnego splendoru puławskiej siedziby przetrwało do dzisiaj.