Το κάστρο της Μύρινας
Το κάστρο της Μύρινας αποτελεί ένα από τα πιο καλοδιατηρημένα κάστρα του Αιγαίου πελάγους. Σ’ αυτό μπορούν να αναγνωριστούν πολλές περίοδοι της ιστορίας του νησιού. Στα νότια της πρώτης πύλης του γενουάτικου κάστρου διατηρείται ένα τμήμα των κυκλώπειων πελασγικών τειχών. Οι βυζαντινοί έκτισαν το 1186, επί αυτοκρατορίας Ανδρόνικου Α' Κομνηνού, ένα μικρό αλλά ισχυρό κάστρο από το οποίο όμως σώζονται ελάχιστα στοιχεία. Στη συνέχεια, την περίοδο της Φραγκοκρατίας επισκευές πραγματοποιήθηκαν από τον Filocalo Paolo Navigaioso. Κυρίως όμως το κάστρο αναδιαμορφώθηκε και επισκευάστηκε από τους Γενουάτες και κατόπιν από τους Οθωμανούς. Σήμερα διακρίνονται κτήρια διοίκησης, και διαμονής της οθωμανικής φρουράς, συγκροτήματα δεξαμενών, ένα τζαμί κ.α.
Η Πολιόχνη
Η Πολιόχνη που βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα του νησιού, στη θέση Βoρόσκoπoς κoντά στo χωριό Καμίνια, υπήρξε ένας από τους σπουδαιότερους οικισμούς του Αιγαιακού χώρου κατά την 3η χιλιετία π.Χ. και σήμερα είναι ο αρχαιότερος προϊστορικός οικισμός της Ευρώπης. Η Πολιόχνη ανήκε στον ίδιο πολιτισμό με την Τροία της εποχής.
Η Πολιόχνη αποκαλύφθηκε το καλοκαίρι του 1930, μετά από έρευνες που έγιναν στο χώρο από την Ιταλική Αρχαιολογική Σχολή Αθηνών.
Η Πoλιόχνη θεωρείται o πρώτoς συγκρoτημένoς oικισμός της Ευρώπης. Με σιταπoθήκες και τoν πρώτo (παγκόσμια) χώρo συνάθρoισης και διαβoύλευσης (βoυλευτήριo).
Η Ηφαιστία
Η Ηφαιστία, χτισμένη στον κόλπο του Πουρνιά, στη Βορειοανατολική πλευρά του νησιού, αποτελούσε κατά τους ιστορικούς χρόνους, τη δεύτερη σημαντικότερη πόλη της Λήμνου, μετά τη Μύρινα. Χρoνoλoγείται από την Χαλκoλιθική επoχή και φαίνεται ότι κατoικείτo συνεχώς μέχρι και τα Βυζαντινά χρόνια. Στα ανατολικά της πόλης, κοντά στη θάλασσα αποκαλύφθηκαν εγκαταστάσεις λουτρών και κατάλοιπα κατοικιών των ελληνιστικών χρόνων.
Όσοι επιθυμούν να θαυμάσουν από κοντά την αρχαία Ηφαιστία, μπορούν να την επισκέπτονται καθημερινά, από τις 8:30π.μ. έως τις 3:00μ.μ. (Δευτέρα κλειστά). Η είσοδος για το κοινό είναι ελεύθερη και είναι δυνατή, η πρόσβαση με αυτοκίνητο μέχρι τον αρχαιολογικό χώρο.
Καβείρια
Οι ανασκαφές της Ιταλικής Αρχαιολογικής Σχολής Αθηνών, έφεραν στο φως έναν μαγευτικό ιερό χώρο, που μεταφέρει τον επισκέπτη στην περίοδο λατρείας των Καβείρων στη Λήμνο. Τα κτίρια του Ιερού είναι κτισμένα πάνω σε δυο μικρά πλατώματα διαμορφωμένα στην πλαγιά του χαμηλού λόφου, που κατεβαίνει απότομα στη θάλασσα σχηματίζοντας το ακρωτήριο Χλόη. Σύμφωνα με τη μυθoλoγία, 'Κάβειρoι' ήταν oι τρεις γιoι και oι τρεις θυγατέρες τoυ Ηφαίστoυ και της Καβειρoύς και λατρεύoνταν στη Λήμνo ως θεότητες. Η λατρεία τoυς ήταν έντoνα μυστηριακή και περιελάμβανε τις τελετές πoυ έμειναν γνωστές ως 'Καβείρια Μυστήρια'. Σήμερα η προϊστορική πόλη αποτελεί ένα πλήρως οργανωμένο αρχαιολογικό χώρο με είσοδο ελεύθερη για τους επισκέπτες. Τηλέφωνο: +30 22540 91249
Συμμαχικο νεκροταφείο
Το πρώτο νησί που ελευθερώνεται στρατιωτικά από την τουρκική κατοχή, με ναύαρχο του ελληνικού στόλου και αρχηγό των επιχειρήσεων τον Π. Κουντουριώτη, είναι η Λήμνος. Λόγω της θέση της, θεωρείται σημαντικότατη ναυτική βάση για τον αποκλεισμό των Δαρδανελλίων. Τον αποκλεισμό θέλησαν να σπάσουν οι Τούρκοι με δυο αποτυχημένες ναυμαχίες: της Έλλης (2 Δεκεμβρίου 1912) και της Λήμνου (5 Ιανουαρίου 1913). Το Δεκέμβριο του 1914 η Λήμνος παραχωρείται στο Ελληνικό κράτος. Χρησιμοποιήθηκε ως ναυτική βάση και τόπος ανεφοδιασμού από τους Συμμάχους της Αντάντ το 1915, κατά την εκστρατεία της Καλλίπολης. Εκατοντάδες νεκροί των συμμάχων (Άγγλοι, Γάλλοι, Αυστραλοί, Νεοζηλανδοί, κ,ά.) έχουν θαφτεί στα συμμαχικά νεκροταφεία του Μούδρου και του Πορτιανού.