Staden stod stilla den 15 december förra året när en revolverman höll 18 gisslan i 17 timmar.
Familjemedlemmar till offren Tori Johnson och Katrina Dawson var närvarande.
Bilder av blommor hyllningar som fyllde stadens centrum i kölvattnet av belägringen projicerades vidare till caféet och omgivande byggnader i en känslomässig skymning ceremoni.
Premiärminister Malcolm Turnbull höll ett tal där han sade att "hela nationen beslutat sig för att besvara hat med kärlek".
"Testatment till andan av australier är att med sådan onödig, tanklös tragedi, en häpnadsväckande födelse av parförhållande, enhet och kärlek uppstår. Stolt över att vara australiensare, sa han.
Hur belägringen i Sydney utvecklades
New South Wales Premier Mike Baird har också meddelat planer på att en permanent minnesstund ska byggas in i trottoaren i Martin Place.
Tydliga kuber som innehåller blommor kommer att inbäddas i betongen och kommer att lysa med specialiserad belysning.
Det är ett projekt inspirerat av de massiva blommiga hyllningar som lämnades kvar dagarna efter belägringen.
"Något anmärkningsvärt hände här. Som stad drogs vi till Martin Place. Vi kom i chock och sorg men varje steg vi tog var med avsikt, sade han på tisdag.
Crowds har samlats i Sydneys Martin Place för att hedra offren för Lindt café belägringen, ett år senare.