Das Herzstück Neuenheims bildet der Marktplatz mit seinem dörflichen Charakter, ergänzt durch gemischt genutzte Quartiere und gründerzeitliche Randbebauung. Grüne Wohnquartiere sowie das Neckarvorland und der Südhang des Heiligenbergs mit dem berühmten Philosophenweg tragen maßgeblich zum hohen Erholungswert des Stadtteils bei. Eine bedeutende Entwicklung begann mit dem Bau des Chemischen Instituts der Universität Heidelberg im Jahr 1951, der den Weg für die Ansiedlung renommierter naturwissenschaftlicher Institute und Forschungseinrichtungen im Neuenheimer Feld ebnete. Hierzu zählen unter anderem das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) seit 1964 und das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) seit 2010. Auch Teile der Universitätsklinik wurden nach Neuenheim verlegt. Das Neuenheimer Feld ist heute ein bedeutender Standort für Sport- und Freizeiteinrichtungen von regionaler und überregionaler Bedeutung, darunter der Heidelberger Zoo und der Olympiastützpunkt Rhein-Neckar.