Die Stadt Heidelberg ist in 14 Stadtteile gegliedert. Sieben ehemalige Nachbardörfer wurden bis 1975 eingemeindet.
Innenstadt
Die Altstadt ist der älteste Stadtteil Heidelbergs, befindet sich auf der Südseite des Neckars und bildet den historischen Kern der Stadt. Die meisten Sehenswürdigkeiten Heidelbergs, wie das Heidelberger Schloss, befinden sich in der Altstadt. Wegen ihres reichen kulturellen Erbes bewarb sich Heidelberg 2004 um eine Anerkennung der Altstadt als Weltkulturerbe der UNESCO.
Der zweite Heidelberger Stadtteil, der zur Innenstadt gehört, ist das westlich der Altstadt gelegene Bergheim. Ehemals Dorf Bergheim, ist es interessanterweise älter als die Altstadt. Überreste menschlicher Besiedlung können bis in die frühe Steinzeit zurückverfolgt werden. Bergheim wurde 769 erstmals im Lorscher Kodex urkundlich erwähnt. 1392 wurde das Dorf Bergheim jedoch aufgelöst und die Bewohner mussten in die schnell wachsende Residenzstadt Heidelberg übersiedeln.
Zentrum
Die Weststadt, die im Süden zur Südstadt wird, entstand durch das rasche Bevölkerungswachstum der Industrialisierung, sowie nach dem 2. Weltkrieg. In der Südstadt befindet sich auch der Heidelberger Bergfriedhof, auf dem zahlreiche berühmte Persönlichkeiten beerdigt wurden. Auf jeden Fall erwähnenswert ist das Mark-Twain-Village der Südstadt, in dem US Soldaten mit ihren Angehörigen wohnen.
Süden
Im Süden findet man den Stadtteil Rohrbach mit dem Hasenleiser und dem Bierhelder Hof. Nach Südosten wird Heidelberg durch die beiden noch jungen Stadtteile Boxberg und Emmertsgrund abgegrenzt.
Westen
Kirchheim ist der größte und am schnellsten wachsende Stadtteil Heidelbergs und wurde 1920 eingemeindet. Ebenfalls zu Kirchheim gerechnet werden der Kirchheimer Hof, das Patrick-Henry-Village (eine 1947 gegründete Siedlung der US-Army), sowie der Pleikartsförster Hof.
Pfaffengrund befindet sich am westlichen Rand von Heidelberg und gliedert sich in ein nördlich gelegenes Industriegebiet und eine Wohngegend im Süden. Der Name Pfaffengrund stammt von dem mittelalterlichen Flurnamen, die Gegend selbst wurde bis 1920 als Ackerland genutzt.
Norden
Auf dem nördlichen Ufer des Neckars, gegenüber der Innenstadt, liegt der Stadtteil Neuenheim, der sich bereits in der vorrömischen Zeit entwickelte. Besonders erwähnenswert ist das Neuenheimer Feld, in dem sich der neue Campus der Ruprecht-Karls-Universität befindet.
Osten
Im Osten, auf der Südseite des Neckars, liegt Schlierbach. Es wurde 1245 erstmals urkundlich erwähnt und zählt heute zu den gehobenen Wohngegenden Heidelbergs.
Auf der anderen Neckarseite liegt Ziegelhausen mit dem Peterstal. Die Gegend wurde vermutlich bereits schon zu römischen Zeiten bevölkert.