Tbilisi ligt in een dal aan weerszijden van de Mtkvari. Volgens de overlevering stichtte koning Vachtang Gorgasali de stad in de vijfde eeuw bij de warme bronnen; de naam komt van het oud-Georgische woord voor warm. Zijn ruiterstandbeeld staat bij de Metechi-kerk, die rond 1278 tot 1284 op een rots boven de rivier werd gebouwd. Aan de overkant ligt Abanotubani, de wijk van de zwavelbaden met hun bakstenen koepels. Achter de baden loopt de Leghvtachevi-kloof naar een waterval.
Boven Abanotubani liggen de muren van de vesting Narikala. De eerste vermeldingen dateren uit de vierde eeuw, maar het meeste dat er nu staat is uit de zestiende en zeventiende eeuw. Een kabelbaan van 500 meter gaat erheen vanuit het Rike-park, dat met de Vredesbrug uit 2010 met de oude stad is verbonden. Op dezelfde heuvelrug staat Moeder van Georgië uit 1958, een beeld van twintig meter met een wijnschaal voor gasten en een zwaard voor vijanden. In de Sionikathedraal wordt het kruis van wijnranken bewaard dat volgens de traditie van de heilige Nino was. Op de heuvel Elia in de wijk Avlabari staat de Sameba-kathedraal, gewijd in 2004.
Het moderne centrum ligt aan de anderhalve kilometer lange Rustaveli-laan, die begint bij het Vrijheidsplein. Daar staan onder meer het parlement, de opera en het Nationaal Museum. Bij de Droge Brug is dagelijks een markt met schilderijen, sovjetspullen en oude huisraad. Een kabeltrein uit 1905, in 2012 vernieuwd, rijdt naar het park op de Mtatsminda, het hoogste punt van de stad. Ten noordoosten van het centrum staan bij de Tbilisi-zee de Kronieken van Georgië.