"City of Angels" đón nhận đông đảo lời khen ngợi từ giới phê bình âm nhạc.[36] Dan Slessor viết cho tờ Alternative Press gọi đây là ca khúc nổi bật nhất từ album và cảm thấy bài hát "hấp dẫn từ đầu đến cuối, việc kiến tạo từ mở màn thanh tao đến cao trào hoành tráng với đỉnh cao là đợt trống dồn dập".[9] Stephen Thomas Erlewine từ Allmusic cũng ca ngợi nhạc phẩm là một điểm sáng nổi bật của album.[37] Rick Pearson viết cho tờ Evening Standard thì thừa nhận ảnh hưởng từ U2 và khen ngợi giọng ca của Leto.[38] Còn Markos Papadatos từ Digital Journal nói rằng "City of Angels" đã chứng minh Leto là một trong những ca sĩ kiêm nhạc sĩ xuất sắc nhất thuộc thể loại rock hiện đại.[39] Johan Wippsson từ nhật báo Melodic đã lựa chọn ca khúc làm điểm nhấn của album Love, Lust, Faith and Dreams và ca ngợi bài hát với "phần điệp khúc cao ngạo và khoa trương".[40]

Nhà báo John Gentile từ tạp chí Rolling Stone bị ấn tượng trước "City of Angels", ông nhấn mạnh rằng ca khúc được xây dựng theo âm lượng và độ phức tạp cho đến khi Leto "hét gần vỡ phổi". Sau khi xem lại các phiên bản piano của ca khúc, Gentile nhận định rằng "bài hát ban đầu tập trung vào tiếng piano đầy tinh tế cho đến khi Leto phát ra tiếng thở dài nhẹ nhàng và quay trở lại câu chuyện về quyết định của anh khi chuyển tới Los Angeles và những ngày đầu tiên đặt chân tại đó". Ông còn viết, "bài hát thăng rồi lại trầm cho đến tận cùng, nó ngừng lại bằng một tiết tấu nhanh và rồi Leto bất ngờ thốt lên: "I am Home!'".[lower-alpha 6][41] Alex Lai từ báo điện tử Contactmusic thì chấm ca khúc bài đánh giá tích cực, anh cho rằng "khí chất hoạt bát của ban nhạc bị tiết chế hơn" khi chuyển qua "phong cách arena rock của U2" và Leto cũng đổi thành tông giọng trầm. Lai mô tả nhạc phẩm là "một bài ca về tình yêu đích thực dành cho thành phố Los Angeles với những tình cảm rất chân thật".[7] Alternative Addiction đã xếp hạng "City of Angels" ở vị trí thứ 11 trong danh sách 100 bài hát hay nhất năm 2014.[42]

Kaitlyn Hodnicki viết cho tạp chí Stature ghi nhận sự thân mật thể hiện đặc trưng trong "City of Angels" dù nó có tính chất ca ngợi. Cô coi đó là "một bước tiến lớn trong sự nghiệp sáng tác bài hát của Leto", cho rằng lời hát "bộc lộ bản chất trưởng nhóm đôi khi bí ẩn này" khi anh bày tỏ lòng tôn kính đến Los Angeles. Cô cũng cảm nhận rằng "Tình yêu mà Leto dành cho U2 là không hề bí mật và anh đã thể hiện tình yêu chan chứa đó qua bài hát này với đàn piano, âm thanh điện tử, giọng hát và cả tiếng trống hòa quyện một cách mượt màng". Trong một đánh giá trái chiều khác, John Watt từ Drowned in Sound lại ví nhạc phẩm là "một bài ca soft-rock như phiến đá vô hồn".[43] Brent Faulkner từ PopMatters lại viết rằng ca khúc "không đến nỗi quá tệ, tràn đầy những ý niệm thanh tao và nhạc trống trập trùng".[44] Còn Chris Maguire viết cho AltSounds còn chỉ trích những ảnh hưởng của U2 thể hiện đặc sệt trong ca khúc,[45] trong khi Andy Baber từ MusicOHM lại gọi bài hát là "một bản ballad cổ lỗ sĩ" khiến Thirty Seconds to Mars trở thành một "love-them-or-hate-them band".[lower-alpha 8][46]