Gamlevegen, gutuene og Vinterbrøyta er de mest markante vegfarene fra byens etablering. Gamlevegen er en del av kongeveien. Gutuene går mellom de gamle gårdstunene og utmarka i retning øst-vest. Vinterbrøyta er forbindelsen fra Hammer gård til bryggene ved Berget i nordenden av Mjøsa. Stedet har vært trafikknutepunkt siden 1600-tallet. Kontakten og nærheten til utmark og fjell var viktig. Gamle Norseterveg er et eksempel på dette.
Sentrum er dels direkte omkranset og ”definert” gjennom kontrast av en åpen ”villaby” fra slutten av 1800-årene og frem til andre verdenskrig. Det gir en sjeldsynt og sterkt sjarmerende bykarakter som med sin grønne profil har stor betydning for den overordnete virkning av byen i landskapet. Samtidig er en lang rekke av villaene av høy arkitektonisk kvalitet og danner særegne miljøer som i seg selv har betydelig verneverdi.
I 1912 ble det for de ytre områdene av byen vedtatt en reguleringsplan som brøt med det gamle rutenettsmønsteret. Bestemmelsene gjaldt også for byggebeltet i Fåberg kommune som lå langs bygrensen. Planen var påvirket av den engelske hagebybevegelsen og Camillo Sittes tanker, og speilte således de rådende tendensene innen byplanlegging ellers i Europa. Planen gir et romantisk gatebilde med buede traseer tilpasset terrenget.
Lillehammer har fra perioden 1912-1940 store innslag av nybarokk og funksjonalistisk villa-arkitektur av meget høy kvalitet. Flere steder danner grupper av slike villaer karakteristiske, helhetlige miljøer.
Villaområdet nordøst for byen er preget av Lillehammers sterke kunstnerkoloni tidlig på 1900-tallet. Der bygde blant andre Sigrid Undset, Alf Lundeby, Thorvald Erichsen og Kristen Holbø. En del av disse var tømmerhus som ble flyttet til byen. Sigrid Unsets Bjerkebæk er fredet og er i dag museum.