Sobieski zasłynął jako mecenas kultury. Roztoczył opiekę nad zdolnymi architektami (Tylmanem z Gameren, Andreasem Schlüterem, Augustynem Loccim, Danielem Schultzem, Jerzym Eleuterem Szymonowiczem-Siemiginowskim), humanistami (Wespazjanem Kochowskim, Joachimem Pastoriusem, Wojciechem Stanisławem Chrościńskim, Janem Schultzem-Szuleckim), matematykami i astronomami (Janem Heweliuszem, Adamem Kochańskim). Wielu z nich indygenował i nobilitował.
    Zgromadził dużą bibliotekę. Wybudował pałac w Wilanowie, ufundował kościół kapucynów (jako votum za wiktorię wiedeńską, gdzie spoczywa jego serce) i kościół św. Kazimierza na Nowym Mieście w Warszawie oraz Kaplicę Królewską w Gdańsku. Przebudował również jedną z kamienic na lwowskim rynku.
    Był członkiem pierwszego na świecie towarzystwa geograficznego Accademia cosmografica degli argonauti, założonego przez weneckiego franciszkanina Vincenza Marię Coronelliego.