El Museo Thyssen-Bornemisza del Palacio de Villahermos, junto con el Museo del Prado y el Centro de Arte Reina Sofía, pertenece al llamado Triángulo del Arte. Presenta cuadros de la colección del barón Heinrich Thyssen-Bornemisza y de su hijo Hans Heinrich. La colección del Thyssen-Bornemisza brilla especialmente en las áreas poco representadas en otros museos españoles. Las pinturas del Trecento (siglo XIV italiano), como Cristo y la samaritana de Duccio di Buoninsegna, y las obras de artistas de los Países Bajos tempranos, como El díptico de la Anunciación en grisalla de Jan Van Eyck, son los mejores ejemplos de arte bajomedieval del museo. El museo también alberga una exquisita colección de retratos del siglo XV, entre ellos uno de Giovanna Tornabuoni de Ghirlandaio y uno de Joven caballero en un paisaje de Carpaccio. Obras de Durero, Caravaggio, Rubens, Frans Hals y Canaletto nos ayudan a trazar la trayectoria del arte europeo entre los siglos XVI y XVIII.
La visita al museo ofrece una magnífica oportunidad para estudiar tanto el paisaje como el arte de género, dos tipos de pinturas que fueron especialmente populares en la escuela holandesa del siglo XVII y entre los artistas americanos del siglo XIX. Estas pinturas también inspiraron a pintores románticos, como Friedrich, impresionistas como Monet y Degas, y postimpresionistas, como Gauguin y Van Gogh, todos ellos representados en la colección del museo.
También cuenta con importantes obras de vanguardia del siglo XX: fauvismo, expresionismo, surrealismo, abstracción y arte pop. Arlequín con espejo de Picasso, Cuadro con tres manchas, nº 196 de Kandinsky, Sueño provocado por el vuelo de una abeja alrededor de una granada un segundo antes de despertar de Dalí, El gallo de Chagall, Habitación de hotel de Hopper y Mujer en el baño de Lichtenstein son algunas de ellas.
La colección Thyssen-Bornemisza se reparte en la segunda planta, donde se encuentran los Maestros Antiguos hasta principios del siglo XIX, y la primera planta está dedicada a la obra de los Maestros Modernos desde el impresionismo hasta el siglo XX.
La planta baja del museo, con su propia entrada al inicio de la sala principal, alberga la nueva instalación de 180 obras de la colección Carmen Thyssen.
Heinrich Thyssen-Bornemisza comenzó a coleccionar obras de arte en la década de 1920. Aprovechando el periodo de la gran crisis en Estados Unidos, compró cuadros a precios bastante bajos. Debido a los problemas financieros, sus propietarios aceptaban incluso las condiciones de venta más adversas.
