Thyssen-Bornemisza-museet i Villahermos-paladset hører sammen med Prado-museet og kunstcentret Dronning Sofia til den såkaldte kunsttriangel. Det viser malerier fra baron Heinrich Thyssen-Bornemiszas og hans søn Hans Heinrichs samling. Thyssen-Bornemiszas samling skinner særligt klart på de områder, som er underrepræsenteret på andre spanske museer. Malerier fra Trecento (det italienske 14. århundrede), som Kristus og den samaritanske kvinde af Duccio di Buoninsegna, og værker af tidlige nederlandske kunstnere som Bebudelsesdiptykken grisaille af Jan Van Eyck er museets fineste eksempler på senmiddelalderlig kunst. Museet rummer også en udsøgt samling af portrætter fra det 15. århundrede, herunder et portræt af Giovanna Tornabuoni af Ghirlandaio og et af Ung ridder i et landskab af Carpaccio. Værker af Dürer, Caravaggio, Rubens, Frans Hals og Canaletto hjælper os med at spore den europæiske kunsts udvikling mellem det 16. og 18. århundrede.
Et besøg på museet giver en fantastisk mulighed for at studere både landskabs- og genrekunst, to typer af malerier, der var særligt populære i den hollandske skole i det 17. århundrede og blandt amerikanske kunstnere i det 19. århundrede. Disse malerier inspirerede også romantiske malere som Friedrich, impressionister som Monet og Degas og post-impressionister som Gauguin og Van Gogh, som alle er repræsenteret i museets samling.
Museet kan også prale af vigtige avantgardeværker fra det 20. århundrede: fauvisme, ekspressionisme, surrealisme, abstraktion og pop art. Harlekin med et spejl af Picasso, Billede med tre pletter, nr. 196 af Kandinsky, Drøm forårsaget af en bi, der flyver rundt om et granatæble et sekund før hun vågner af Dali, Hanen af Chagall, Hotelværelse af Hopper og Kvinde i bad af Lichtenstein er nogle af disse værker.
Thyssen-Bornemisza-samlingen er fordelt på anden etage, hvor de gamle mestre indtil begyndelsen af det 19. århundrede findes, og første etage er helliget de moderne mestres værker fra impressionismen til det 20. århundrede.
I museets stueetage, som har sin egen indgang i begyndelsen af den store sal, er den nye installation med 180 værker fra Carmen Thyssen-samlingen placeret.
Heinrich Thyssen-Bornemisza begyndte at samle kunstværker i 1920'erne. Han benyttede sig af den store krise i USA og købte malerier til ret lave priser. På grund af økonomiske problemer accepterede deres ejere selv de mest ugunstige salgsbetingelser.
