Styl, w jaki wchodziła architektura niemal wszystkich krajów Europy z końcem XVI wieku lub w początkach XVII, nazwano barokiem. Nazwa ta pochodzi (prawdopodobnie) z języka portugalskiego i ma oznaczać nieregularność i fantazyjność formy. O baroku wydano bardzo dużo pochlebnych i niepochlebnych opinii. Uznano go za styl nie tylko godny uznania, ale wręcz za wybitne osiągnięcie na przestrzeni dziejów. Z drugiej strony mówiono, iż był on „zepsutym renesansem”. Jego sedno leżało w śmiałości i rozmachu w modelowaniu bryły i rozczłonkowaniu wnętrza. Architektura tego okresu charakteryzowała się m.in.: zbrojonymi śrubowo, skręconymi kolumnami, zwielokrotnionymi pilastrami i łamanymi belkowaniami, silnie podkreślonymi obramieniami drzwi i okien. W zarysie rzutu poziomego często występowała elipsa. Dużą rolę w baroku odgrywał wystrój rzeźbiarski: kartusze, fantazyjne obramienia, festony, girlandy i figury w dramatycznych pozach z rozwianymi sukniami.
Pierwszą budowlą barokową w Polsce był wybudowany w 1582 r., kościół w Nieświeżu. Zaraz po nim powstały kościół jezuicki w Jarosławiu i kościół św. św. Piotra i Pawła w Krakowie.
Najbardziej okazałym obiektem barokowym w Warszawie jest dwór w Wilanowie, którego wznoszenie rozpoczęło się w 1677 r. Pałac wilanowski swoim wyglądem przypomina dobre, umiarkowane wzory zaczerpnięte z baroku rzymskiego, choć reprezentuje typ francuskiej rezydencji barokowej, założonej między dziedzińcem i ogrodem, zaś w planie przypomina polski dwór szlachecki.
Czerniakowski kościół pw. św. Antoniego z Padwy należy do najcenniejszych zabytków Warszawy. Jest kościołem parafialnym parafii św. Bonifacego. Wybudowany w latach 1690-92 wg projektów Tylmana z Gameren vel Gamerskiego, składa się z dwóch części: nawy założonej na planie krzyża greckiego,przykrytej kopułą z latarnią, oraz ośmiobocznego prezbiterium, które jednocześnie pełni funkcję chóru zakonnego. W kościele znajdują się cenne freski, bogate dekoracje sztukatorskie i zabytkowe wyposażenie. Nad drzwiami do kruchty zwraca uwagę kartusz pod mitrą książęcą z herbem Lubomirskich – Śreniawą, podtrzymywany przez dwie postacie geniuszów. Pod ołtarzem głównym pełniącym rolę konfesji, ustawionym pośrodku ośmiobocznego prezbiterium, usytuowana jest krypta, w której znajduje się szklana trumna z relikwiami Św. Bonifacego.
Kościół św. Krzyża jest największą świątynią na Krakowskim Przedmieściu. Obecny, barokowy, wygląd uzyskał w wyniku budowy w latach 1679-1696. Fasadę budowano w dwóch etapach: w latach 1725-37 pod kierunkiem Józefa Fontany, zaś w latach 1756-60 jego syna, Jakuba. Kościół zbudowany jest na planie krzyża łacińskiego o trzech nawach, z transeptem, pozorną kopułą na skrzyżowaniu naw i wydłużonym prezbiterium. Kościół św. Krzyża jest czołowym dziełem architekta włoskiego Bellottiego, a przestrzenne ukształtowanie wnętrza świątyni, o niezwykle harmonijnych proporcjach, należy do najwybitniejszych rozwiązań w architekturze sakralnej polskiego baroku.
Kościół panien wizytek jest jedną z najcenniejszych pod względem artystycznym budowli na Krakowskim Przedmieściu. Kolumnowa fasada świątyni, nawiązująca do rzymskich fasad kolumnowych, lecz od nich lżejsza, bardziej strzelista i malownicza, należy do najpiękniejszych dzieł polskiego baroku. Wzbogaca ją dekoracja rzeźbiarska dłuta Jana Jerzego Plerscha, zawierająca przemyślany program treściowy, wiążący się z zakonem wizytek.
Pałac Branickich przy Podwalu, wybudowany został w latach 40. XVIII w. wg projektu Deybla. Był wielokrotnie przebudowywany, zwłaszcza w XIX w. Zwany Pałacem Pani Krakowskiej, od przydomka żony Jana Klemensa Branickiego, należał wówczas do najwspanialszych rezydencji magnackich w Warszawie. Zniszczony podczas wojny, odbudowany został w latach 1947-53 w późnobarokowym kształcie na planie podkowy, z bramą i dziedzińcem wjazdowym.
Wybitnym dziełem polskiej architektury doby baroku, a zarazem jedną z najpiękniejszych budowli sakralnych Warszawy, jest kościół pw. św. Kazimierza panien sakramentek. Powstał on w latach 1683-88 (wg innych źródeł 1688-92) wg projektu Tylmana z Gameren, z fundacji Marii Kazimiery jako votum za zwycięstwo króla Jana III Sobieskiego pod Wiedniem. Jest to budowla na planie krzyża greckiego, przykryta ośmioboczną kopułą z latarnią. W trójkątnym szczycie nad głównym wejściem znajdują się herby Sobieskich – Janina i Trzy Jelonki margrabiów de la Grange d’Arquien.
Pałac Krasińskich, nazywany też Pałacem Rzeczypospolitej, jest najwspanialszą rezydencją wielkopańską, jaka powstała w Polsce wczasach baroku. Zbudowany został w latach 1677-83 dla Jana Dobrogosta Krasińskiego, wg projektu… tak, oczywiście – Tylmana z Gameren! Dekorację rzeźbiarską wykonał wybitny rzeźbiarz, gdańszczanin Andrzej Schlüter, działający później w Berlinie i Petersburgu.
Budowę kościoła kamedułów na Bielanach (wtedy Pólkowie) rozpoczęto w 1669 r., lecz ukończono dopiero w latach 1734-58. Nazwisko architekta tej pięknej świątyni nie jest znane. Kościół ma plan ośmioboku, z sześcioma kaplicami po bokach i wydłużonym prezbiterium, przy którym znajdują się dwie wieże zwieńczone barokowymi hełmami. Zwrócona w kierunku zachodnim fasada, ozdobiona jest kolosalnymi pilastrami i kolumnami oraz zwieńczona trójkątnym szczytem. Wnętrze kościoła utrzymane jest w tonacji biało-złocistej, ściany zdobią rokokowe sztukaterie – szczególnie pięknie modelowane w obramieniach okien oraz arkad między kaplicami.
Wśród innych barokowych budowli w Warszawie warto wymienić: kościoły franciszkanów i paulinów oraz pałace Mniszchów i Czapskich.