未央宫内有宣室、麒麟、金华、承明、武台、钩弋殿等宫殿，另外还有寿成、万岁、广明、椒房、清凉、永延、玉堂、寿安、平就、宣德、东明、岁羽、凤凰、通光、曲台、白虎、漪兰、无缘等殿阁。
前殿
秦汉时代，宫城之中的大朝正殿称“前殿”。前殿筑于龙首山的山丘之上，《西京赋》“疏龙首以抗殿，状巍峨以岌嶪”就记叙了这个情况。
未央宫前殿是中国古代历史上保存最完整、规模最大、最有代表性的高台宫殿建筑之一。据文献记载，未央宫以清香名贵的木兰为栋椽，以纹理雅致的杏木作梁柱，屋顶椽头贴敷有金箔，门扉上有金色的花纹，门面有玉饰，装饰着鎏金的铜铺首，镶嵌着各色宝石。回廊栏杆上雕刻着清秀典雅的图案，窗户为青色，雕饰着古色古香的花纹。殿前左为斜坡，以乘车上，右为台阶，供人拾级，础石之上耸立着高大木柱，紫红色的地面，金光闪闪的壁带，间以珍奇的玉石。前殿作为西汉一代大朝之地，其建筑之豪华为其它宫殿所莫及。
前殿是未央宫的主体建筑，凡皇帝登基，朝国群臣，皇家婚、丧大典大礼等均在此殿举行。
椒房殿
西汉时代的皇后宫殿称“椒房殿”，取名是因其宫殿墙壁以椒粉和泥涂抹，这样既以使其殿壁呈暖色，室内有温暖感觉，又可因椒房能使殿中芳香袭人。
椒房殿正殿坐北朝南，殿前设有双阙。宫殿之前置阙十分罕见，非一般宫殿所能为，显示出椒房殿建筑规格之高。
石渠阁
石渠阁是未央宫藏书之所，由西汉丞相萧何主持营建，位于未央宫的西北部。因阁下有石为渠导水，故名石渠阁。石渠阁是西汉时期国家最大的藏书阁。汉宣帝甘露三年(前51年)曾“诏诸儒讲五经同异”，《后汉书·翟酺传》载：“孝宣论六经于石渠，学者滋盛，弟子万数。”
石渠阁是一处国家级重要图书馆。秦末，刘邦率军进占咸阳后，萧何广收秦宫的图书典籍和档案，均收藏于石渠阁内。汉成帝时，又把汉朝政府的国家档案也都放在这里。由于石渠阁中有大量藏书和资料，许多著名文人都到这里查阅过各种文献。西汉中晚期，石渠阁又成了首都的学术中心，学者们在这里参加皇室或中央政府举办的学术讨论会，他们谈古论今，说天道地，有时皇帝还亲临会场，以示重视。
天禄阁
天禄阁，汉未央宫藏书阁名。西汉初由丞相萧何主持营建，位于未央宫北部。天禄阁得名于天禄，天禄即天鹿，汉代人们认为天鹿是一种象征祥瑞的神兽。
《三辅故事》载：“天禄、石渠并阁名，在未央宫北，以阁秘书”;汉武帝时“建藏书之策，置写书之官，下及诸子传说，皆充秘府”。天禄阁主要存放国家文史档案和重要图书典籍，是中国历史上最早的皇家图书、档案馆，汉代这里藏书多达3090卷。天禄阁聚集着众多著名学者，如杨雄，刘向等。汉成帝时，曾命刘向等人在此进行过一次大规模的图书典籍的整理和校勘工作。刘向聘请了军事、历史、天文、医学等方面的权威人士、著名专家，如步兵校尉任宏、大史令尹咸、侍臣李柱国等人，分校经传诸子诗赋，兵书、数术和方技等书。“每一书成，向辄撰为一录，论其指归，辩其讹谬，叙而奏之”，并著有《别录》，故刘向被后人誉为中国目录学之鼻祖。刘向死后，其子刘歆秉承父业，总括群篇，撰成《七略》，为中国第一部图书分类目录。后人为了纪念大学者刘向的历史功绩，在天禄阁原址上修建了“刘向祠”，以示世人对他的敬仰和怀念。
著名史学家司马迁也是利用天禄阁的藏书，在长安写出了不朽名著一一《史记》。
沧池
沧池位于未央宫西南部，池水周清沏如苍色，故名“沧池”。沧池水由城外泬水从章城门引入，入宫后称“明渠”。沧池既美化了未央宫的环境，又懈决了皇宫之内用水问题。未央宫中用水量很大，沧池在给水方面起了重要作用。可以说，沧池是未央宫中的一座人工水库。《三辅黄图》记载：“沧池中有渐台，高十丈。”渐台实际就是池中假山，它点缀得沧池更加风光秀丽。
少府
少府是秦汉时代十分重要的中央机构，专管帝室财政，其库藏之多要超过国家财政主管部门一一大司农。其机构之大、属官之多，在诸卿中也居首位。这是因为少府负责管理皇帝的私产和供养，实际上是皇室的大总管。
麒麟阁
《庙记》云：“麒麟阁，萧何造。”《资治通鉴》卷二十七胡三省注：“麒麟阁，在未央宫中。张晏曰：‘武帝获麒麟时作此阁，图画其像于阁，遂以为名。’”甘露三年(前51年)，汉宣帝“思股肱之美”，图画霍光、张安世、韩增、赵充国、魏相、丙吉、杜延年、刘德、梁丘贺、萧望之、苏武十一人像于麒麟阁，“法其容貌，署其官爵姓名”，“是以表而扬之”。中国古代图写功臣的画像制度即自此开始。
柏梁台
柏梁台为汉武帝元鼎二年(前115年)春建。《三辅黄图》卷五载，柏梁台“在长安城中北阙内”。柏梁台铸铜为柱，是一座高达二十丈(合今约47米)的高台建筑，因此台建筑以香柏木为梁架，“香闻数十里”，故名柏梁台。又因台顶之上置有铜凤凰，故亦称为凤阙。