Patroni di Colle di Val d'Elsa sono san Marziale e Alberto da Chiatina, festeggiati il 1° luglio: la festa patronale di san Marziale si svolge nella frazione di Gracciano dell'Elsa, dove sorge la chiesa a lui dedicata. San Marziale fu vescovo di Limoges, in Francia, nel III secolo, prima di recarsi in visita a Roma.
La città custodisce, secondo la tradizione, uno dei chiodi della crocifissione di Cristo: la reliquia, venerata nei secoli, è conservata nella cattedrale in un tabernacolo opera di Domenico Rosselli e viene portata in solenne processione ogni anno, durante la Festa del Sacro Chiodo. Colle di Val d'Elsa conserva anche la casa-torre di Arnolfo di Cambio e la chiesa di Sant'Agostino.
