Le Rockefeller Center constitue un haut lieu de l’art moderne : il est parmi les derniers projets majeurs aux États-Unis à intégrer un programme d'art public. Pas moins de trente-neuf artistes internationaux travaillèrent à la décoration du complexe dans les années 1930, réalisant une centaine d'œuvres variées : des mosaïques, des statues, des haut-reliefs ou des peintures murales. Le sculpteur Lee Lawrie (1877-1963) est le principal artiste par le nombre de pièces. Le style utilisé est celui des arts déco qui donne au centre une touche de couleur et assure son unité artistique.
Le Rockefeller Center est classé au patrimoine historique (National Historic Landmark) depuis 1988. Il constitue un ensemble remarquable de par son unité, assurée par la symétrie, par ses lignes épurées et par l’usage du calcaire gris de l’Indiana. L'ensemble n'est pas sans rappeler les objectifs du style Beaux-Arts, avec une influence du style Art déco pour son décor.
Le GE Building, qui s'appelait RCA Building lors de sa construction est le gratte-ciel le plus célèbre du Rockefeller Center. Construit en style art déco, il mesure 259 mètres de hauteur et comporte 70 étages, ce qui en fait le neuvième immeuble le plus haut de New York. Le GE Building, achevé en 1933, se trouve au centre du complexe voulu par Rockefeller. Il en est la pièce maîtresse par ses dimensions et sa situation au 30 Rockefeller Plaza. Son architecture est l'une des plus originales de Manhattan. Conçu comme une lame effilée, l'une de ses particularités est d'avoir un toit plat, sans flèche, ce qui le différencie des autres tours art déco construites dans les années 1930, comme l'Empire State Building ou le Chrysler Building. Le toit plat est conçu pour ressembler au pont d'un paquebot. Les lignes verticales et les décrochements amplifient l'impression de hauteur et d'élancement, particulièrement prononcée lorsqu'on regarde l'édifice depuis la Rockefeller Plaza. La nuit, le décor noir et beige du GE Building est mis en valeur par un éclairage théâtral. Au sommet de l'édifice sont apposées les lettres GE pour General Electric. Les principaux matériaux utilisés dans sa construction sont le granit, le calcaire gris et l'aluminium.
Le complexe ménage également de nombreuses places ainsi que des jardins. Les jardins de la Manche (Channel Gardens) séparent le French Building (Maison française) du British Building, la Manche marquant effectivement la frontière de ces deux pays en Europe. Ils sont dominés par la « lame » du GE Building et furent conçus pour contrebalancer l’austérité des buildings gris du complexe. Les jardins de la Manche changent d’aspect selon la saison et les motifs floraux sont renouvelés régulièrement. Ils sont agrémentés de petites fontaines dessinées par René Chambellan. D'autres jardins sont installés sur le toit des immeubles, mais ne sont pas ouverts au public.
Les statues du Rockefeller Center forment un véritable musée de sculptures en plein air accessible à tous. Les deux statues les plus célèbres du complexe sont l’Atlas et le Prométhée.
Érigée en 1936, la statue d’Atlas fait face à la cathédrale Saint-Patrick sur la Cinquième Avenue ; elle est dominée par les 38 étages de l’International Building. Le titan, à la musculature exagérée, soutient la voûte céleste sur ses épaules. Réalisée par Lee Lawrie et René Chambellan, cette statue de style art déco est la plus imposante du Rockefeller Center.
Une autre œuvre s’inspire également de la mythologie grecque, mais symbolise encore davantage le complexe : il s’agit de la célèbre statue en bronze doré de Paul Manship, représentant le légendaire Titan Prométhée apportant le feu à l'humanité.
Elle occupe le centre du 30 Rockefeller Plaza et des jets d’eau la mettent en valeur. Trônant devant la silhouette élancée du GE Building, la statue pèse huit tonnes et mesure six mètres. Le modèle qui posa pour sa réalisation en 1933 fut le bodybuilder Leonardo Nole. Le texte d'Eschyle qui se trouve sur le mur de granite derrière la statue dit : « Prometheus, teacher in every art, brought the fire that hath proved to mortals a means to mighty ends » (« Prométhée, maître de tous les arts, apporta le feu, le plus grand bien qui soit pour les Vivants »). Bien que certaines sources la mentionnent comme l'une des quatre statues les plus connues des États-Unis, après le Lincoln Memorial, le Mont Rushmore et la Statue de la Liberté, Manship n'en était pas particulièrement fier.
L’ensemble des reliefs disposés sur les murs des bâtiments du complexe illustre de manière allégorique la fonction de chaque bâtiment du Rockefeller Center. Ainsi, le bas-relief d'Isamu Noguchi, intitulé News est situé au-dessus de l'entrée principale du 50 Rockefeller Plaza (le bâtiment de l'Associated Press). À cette époque, il était le plus grand bas-relief en acier inoxydable au monde. Achevé en 1937, il figure des objets en rapport avec le journalisme (appareil photo, téléphone, machine à écrire). Au niveau de l'entrée ouest du GE Building, on peut admirer un panneau de mosaïques exécuté par Barry Faulkner (1881-1966) et mis en place en 1933. Intitulée Intelligence Awakening Mankind, l'œuvre évoque une vague de sons qui rappelle que l'immeuble abrite les studios de la NBC. Cette mosaïque mesure vingt-six mètres sur cinq et utilise un million de pièces d'émail de verre de plus de 250 couleurs différentes. La façade du Radio City Music Hall est quant à elle ornée de disques sculptés par Hildreth Meiere. Fabriqués en métal émaillé, ils rappellent aux passants les activités du lieu : L’esprit de la chanson, du théâtre et de la danse.
Lee Lawrie fut le principal artiste employé à la décoration de GE Building. Il sculpta un bas-relief surplombant l'entrée du gratte-ciel. Intitulé La Sagesse (Wisdom), il donne une touche de couleur à l'imposant immeuble gris, grâce à son verre et son calcaire peint. L'œuvre est accompagnée d'une légende, inspirée d'un passage biblique (Isaïe 33:6), indiquant que « la Sagesse et la Connaissance assurent la Stabilité ». La représentation de la Sagesse, un vieil homme barbu qui dissipe les nuages de l'ignorance, s'inspire de la peinture de William Blake Jehovah. Ce bas-relief est encadré par une figuration de la lumière et du son au-dessus de chacune des portes annexes d’entrée.
Parmi les autres sculpteurs qui travaillèrent à la décoration du complexe, on peut citer Carl Milles, Hildreth Meiere, Margaret Bourke-White, Dean Cornwell, et Leo Friedlander.
Les œuvres sculptées témoignent de la vocation internationale du Rockefeller Center : cela est particulièrement visible sur l’International Building North (636, 5th Avenue). Un relief signé Leo Lentelli représente les cinq continents à son sommet. À l’entrée située sur le 50e Rue, un autre relief de Lee Lawrie met en scène « l’internationalisme passé et présent » ainsi les « quatre races du genre humain ». Les bronzes de Carl Paul Jennewein évoquent les Industries of the British Commonwealth devant le British Empire Building alors que les bas-reliefs d’Alfred Janniot célèbrent l’amitié franco-américaine devant La Maison Française. Le long de la façade occidentale du GE Building, quatre sculptures de Gaston Lachaise (1882-1935) représentent la fondation de la civilisation : l’esprit du progrès, les dons de la Terre à l’Humanité, la conquête de l’espace, le génie prenant la lumière du soleil sont exécutés dans le style art déco. La décoration intérieure de la salle du Radio City Music Hall est basée sur des formes géométriques, en verre, aluminium et chrome. L'utilisation de la couleur dorée, que l'on retrouve également sur la statue de Prométhée et différents reliefs sculptés du complexe, est une autre caractéristique du style art déco.
Le programme architectural et artistique du Rockefeller Center se voulait résolument moderne : au 1290 6th Avenue, les fresques de Thomas Hart Benton (1930-1931) représentent des scènes de la vie quotidienne à New York. À l'automne 2006, un vaste miroir appelé Sky Mirror, a été installé au Rockefeller Center par le plasticien Anish Kapoor : il s’agissait d’un miroir de 10,6 mètres de diamètre et de 23 tonnes dont la face concave reflétait le GE Building. Signalons enfin, que le Rockefeller Center abrite l'un des sièges de la plus grande société de vente aux enchères au monde, Christie's.
Dans les années 1930, Rockefeller avait voulu employer les meilleurs artistes de son époque pour décorer l'intérieur du RCA Building. Il sollicita notamment les peintres européens Pablo Picasso et Henri Matisse, mais ces derniers ne participèrent finalement pas au projet. En 1932, l'artiste communiste mexicain Diego Rivera, reçut une commande de Nelson Rockefeller pour créer une fresque sur un mur de 100 m² dans le hall d'entrée du futur GE Building. Il avait précédemment exécuté une peinture murale controversée à Détroit intitulée Detroit Industry, commandée par un ami d'Abby et de John, Edsel Ford, qui devint plus tard un administrateur du MoMA.
Cependant, ce ne fut pas une réelle surprise lorsque l'Homme au carrefour de Rivera fit l'objet d'une controverse, parce qu'il représentait des scènes du 1er mai moscovite et un portrait clair de Lénine qui n'apparaissait pas sur les croquis initiaux. Après que Nelson eut envoyé une lettre à Rivera lui demandant de remplacer le visage de Lénine par un portrait anonyme, Rivera refusa (après avoir offert pour contrebalancer Lénine d'ajouter un portrait de Lincoln), la fresque fut donc recouverte à la demande de Nelson, qui était devenu le grand patron du Centre. Neuf mois plus tard, après de nombreuses tentatives pour sauver la fresque - y compris son éventuel déménagement au Museum of Modern Art de Abby - elle fut finalement détruite.
Rivera recréa son œuvre plus tard à Mexico dans une version modifiée, d'après une photographie prise par sa femme, Frida Kahlo ; cette version comprenait le portrait de John D. Rockefeller, Jr. La fresque du Rockefeller Center fut remplacée par une immense peinture murale de l'artiste catalan José Maria Sert, intitulée American Progress, représentant une vaste allégorie d'hommes construisant l'Amérique moderne. Elle comprend les portraits d'Abraham Lincoln et du poète Ralph Waldo Emerson, et elle recouvre le mur ouest du Grand Lobby du 30 Rock.