מוזיאון תיסן-בורנמיסה בארמון וילההרמוס יחד עם מוזיאון פראדו ומרכז האמנות המלכה סופיה שייך למה שנקרא משולש האמנות. הוא מציג ציורים מאוסף הברון היינריך תיסן-בורנמיסה ובנו הנס היינריך.האוסף של תיסן-בורנמיסה זורח במיוחד באזורים שאינם מיוצגים במוזיאונים ספרדיים אחרים. ציורים מהטרסנטו (המאה ה-14 באיטליה), כמו ישו והאישה השומרונית מאת Duccio di Buoninsegna, ויצירות של אמנים הולנדים מוקדמים כמו The Annunciation Diptych grisaille מאת יאן ואן אייק הם הדוגמאות הטובות ביותר של המוזיאון לאמנות של סוף ימי הביניים. המוזיאון מכיל גם אוסף מעולה של דיוקנאות מהמאה ה-15, כולל אחד של ג'ובאנה טורנבוני מאת Ghirlandaio ואחד של אביר צעיר בנוף מאת קרפצ'יו. יצירות של דירר, קאראווג'יו, רובנס, פרנס האלס וקנאלטו עוזרות לנו להתחקות אחר מסלול האמנות האירופית בין המאות ה-16 וה-18.ביקור במוזיאון מציע הזדמנות נפלאה ללמוד הן אמנות נוף והן ז'אנרית, שני סוגי ציורים שהיו פופולריים במיוחד בבית הספר ההולנדי של המאה ה-17 ובקרב אמנים אמריקאים מהמאה ה-19. ציורים אלה היוו השראה גם לציירים רומנטיים, כמו פרידריך, אימפרסיוניסטים כמו מונה ודגה, ופוסט-אימפרסיוניסטים, כמו גוגן ואן גוך, כולם מיוצגים באוסף המוזיאון.הוא גם מתהדר ביצירות אוונגרד חשובות מהמאה ה-20: פאוביזם, אקספרסיוניזם, סוריאליזם, הפשטה ואמנות פופ. הארלקין עם מראה מאת פיקאסו, תמונה עם שלוש נקודות, מס' 196 מאת קנדינסקי, חלום שנגרם על ידי מעוף דבורה סביב רימון שנייה לפני ההתעוררות מאת דאלי, הזין מאת שאגאל, חדר מלון מאת הופר ואשה באמבט מאת ליכטנשטיין הם חלק מהם.אוסף תיסן-בורנמיסה פרוש ברחבי הקומה השנייה, שם נמצאים המאסטרים הישנים עד תחילת המאה ה-19, והקומה הראשונה מוקדשת לעבודותיהם של המאסטרים המודרניים מהאימפרסיוניזם ועד למאה ה-20.בקומת הקרקע של המוזיאון, עם כניסה משלה בתחילת האולם המרכזי, נמצא המיצב החדש של 180 יצירות מאוסף כרמן תיסן.היינריך תיסן-בורנמיסה החל לאסוף יצירות אמנות בשנות ה-20. תוך ניצול תקופת המשבר הגדול בארצות הברית, הוא קנה ציורים במחירים נמוכים למדי.עקב בעיות כלכליות, הבעלים שלהם הסכימו אפילו לתנאי המכירה השליליים ביותר.
