Arricchito da uno storico cimitero e una bella basilica del XX sec., il più vecchio edificio di San Francisco è un simbolo della storia cittadina. La sesta missione dell'Alta California fu costruita nel 1776 (in origine si trovava due isolati ad est dell'attuale sito) e prese il nome di Missione Dolores da un vicino lago, dedicato a Nuestra Senora de los Dolores. Degna di nota la solidissima cappella, terminata nel 1791, che sopravvisse ai terremoti del 1868, 1906 e 1989 e ad un periodo di abbandono. Si notino le pareti a stucco che ricoprono mura in mattoni di paglia e argilla spessi più di un metro e le finestre con vetri color ambra. Le pale d'altare e gli altari laterali, intagliati a mano, furono realizzati in Messico nel 1780, e le campane di bronzo situate nelle nicchie della facciata furono donate alla missione nel 1792, 1795 e 1797. I notevoli motivi decorativi multicolori raffigurati sugli alti soffitti con travi a vista evocano i disegni realizzati dagli indiani Ohlone sui cestini di vimini. A nord della cappella si trova uno splendido diorama che presenta la missione così come appariva nel 1799. Nel piccolo museo della missione si espongono manufatti scoperti durante il restauro, fonti battesimali e vestiti che risalgono all'epoca coloniale. A sud si trova un tranquillo cimitero dove sono sepolte molte delle personalità che forgiarono la storia della città di San Francisco.