.
Trước khi trở thành một trung tâm chính trị – vào thế kỷ 5 với triều đại nhà Tiền Lý – Hà Nội đã là một trung tâm của Phật giáo với các thiền phái danh tiếng.[71] Theo văn bia, từ giữa thế kỷ 6, chùa Trấn Quốc được xây dựng trên bãi Yên Hoa ngoài sông Hồng, tới 1615 do bãi sông bị lở, chùa mới dời về địa điểm hiện nay.[72] Đến thế kỷ 11, với sự xuất hiện của kinh đô Thăng Long, khi Phật giáo trở thành quốc giáo, các chùa chiền, thiền viện, sư tăng mới phát triển thực sự mạnh mẽ. Trong nhiều thế kỷ, Hà Nội tiếp tục xây dựng các ngôi chùa, trong đó một số vẫn tồn tại tới ngày nay. Có thể kể tới các ngôi chùa nổi tiếng như chùa Một Cột xây lần đầu năm 1049,chùa Láng từ thế kỷ 12, chùa Quán Sứ, chùa Kim Liên xuất hiện vào thế kỷ 17. Tuy vậy, hầu hết các ngôi chùa trong nội ô ngày nay đều được xây dựng lại vào thế kỷ 19.[73] Những triều đại Lý, Trần, Lê để lại rất ít dấu tích.
Vùng ngoại thành Hà Nội cũng có nhiều ngôi chùa nổi tiếng. Thuộc xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, một quần thể văn hóa–tôn giáo gồm hàng chục ngôi chùa thờ Phật, các ngôi đền thờ thần, các ngôi đình thờ tín ngưỡng nông nghiệp... thường được gọi chung làChùa Hương. Từ lâu, di tích này đã trở thành một địa điểm du lịch quan trọng, đặc biệt với lễ hội Chùa Hương được tổ chức vào mỗimùa xuân. Cách trung tâm Hà Nội khoảng 20 km về phía Tây Nam, Chùa Thầy nằm trên địa phận của xã Sài Sơn, huyện Quốc Oai. Ngôi chùa, thường gắn liền với tên tuổi vị thiền sư Từ Đạo Hạnh, là một di sản kiến trúc, văn hóa, lịch sử giá trị. Giống như Chùa Hương, lễ hội Chùa Thầy cũng được tổ chức vào mùa xuân, đầu tháng 3 hàng năm.[74]
Cùng với các ngôi chùa, Hà Nội còn có không ít đền thờ Đạo Lão, Đạo Khổng hay các thần bảo hộ như Thăng Long tứ trấn, Văn Miếu-Quốc Tử Giám, Đền Ngọc Sơn.. Trong khu phố cổ còn nhiều ngôi đình vẫn được những người dân thường xuyên tới lui tới bày tỏ lòng thành kính. Kitô giáo theo chân những người châu Âu vào Việt Nam, giúp Hà Nội có được Nhà thờ Lớn, Nhà thờ Cửa Bắc, Nhà thờ Hàm Long... Ngoài ra có thánh đường Hồi Giáo Jamia Al Noor (thánh đường Ánh Sáng) tại 12 Hàng Lược,[75] Thánh thất Cao Đài thủ đô. Các công trình tôn giáo ngày nay là một phần quan trọng của kiến trúc thành phố, nhưng không ít hiện phải nằm trong những khu dân cư đông đúc, thiếu không gian.[76]