Достопримечательности Грязинского района заслуживают особого внимания туристов и жителей региона. Объекты археологического наследия, уникальные пейзажи и красоты природных объектов; дворянские усадьбы, библиотеки, краеведческий музей, храмы, инженерные сооружения — все это по отдельности и в целом формирует образ Грязинского района как территории с богатым культурным наследием.

Из исторических мест и строений Грязей заслуживает внимание железнодорожный вокзал, считавшийся одним из самых красивейших в России (1883). Также следует отметить памятник паровозу «Э» — самому надежному паровозу дореволюционной постройки, символизирующий город как важный железнодорожный узел. Одно из самых старинных сооружений в Грязях — элеватор (1912), являвшийся третьим по величине в России. Примерами исторического наследия служат усадьба в с. Гудаловка, связанная с именем философа-марксиста Г. В. Плеханова, и усадьба Бартеневых в д. Аннино (в прошлом сельцо Королёвщино) — родовое гнездо П. И. Бартенева, первого биографа А. С. Пушкина.

Особый интерес вызывают памятные места райцентра, связанные с Великой Отечественно войной: Аллея Героев, мемориал грязинцам, погибшим в годы Великой Отечественной войны, а также легендарная «Катюша» — советская боевая машина реактивной артиллерии периода Второй мировой войны. Памятник посвящен И. А. Флёрову, уроженцу с. Двуречки Липецкого уезда Тамбовской губернии (ныне Грязинского района Липецкой области), командиру первой отдельной экспериментальной батареи реактивной артиллерии, Герою Российской Федерации.

В Грязинском районе много паломнических мест, интересных храмов, являющихся объектами культурного наследия регионального масштаба.