Το Μουσείο Thyssen-Bornemisza στο Παλάτι Villahermos μαζί με το Μουσείο Πράδο και το Κέντρο Τέχνης Βασίλισσα Σοφία ανήκουν στο λεγόμενο Τρίγωνο Τέχνης. Παρουσιάζει πίνακες από τη συλλογή του βαρόνου Heinrich Thyssen-Bornemisza και του γιου του Hans Heinrich. Η συλλογή του Thyssen-Bornemisza λάμπει ιδιαίτερα στους τομείς που υποεκπροσωπούνται σε άλλα ισπανικά μουσεία. Πίνακες του Trecento (ιταλικός 14ος αιώνας), όπως ο Χριστός και η Σαμαρείτιδα του Duccio di Buoninsegna, και έργα πρώιμων φλαμανδών καλλιτεχνών, όπως το Δίπτυχο του Ευαγγελισμού σε γκριζάτη γραφή του Jan Van Eyck, αποτελούν τα καλύτερα δείγματα μεσαιωνικής τέχνης του μουσείου. Το μουσείο στεγάζει επίσης μια εξαιρετική συλλογή πορτραίτων του 15ου αιώνα, μεταξύ των οποίων ένα της Giovanna Tornabuoni από τον Ghirlandaio και ένα του Νεαρού ιππότη σε τοπίο από τον Carpaccio. Έργα των Dürer, Caravaggio, Rubens, Frans Hals και Canaletto μας βοηθούν να παρακολουθήσουμε την πορεία της ευρωπαϊκής τέχνης μεταξύ του 16ου και του 18ου αιώνα.
Μια επίσκεψη στο μουσείο προσφέρει μια θαυμάσια ευκαιρία να μελετήσετε τόσο την τέχνη του τοπίου όσο και την τέχνη του είδους, δύο είδη ζωγραφικής που ήταν ιδιαίτερα δημοφιλή στην ολλανδική σχολή του 17ου αιώνα και μεταξύ των Αμερικανών καλλιτεχνών του 19ου αιώνα. Οι πίνακες αυτοί ενέπνευσαν επίσης ρομαντικούς ζωγράφους, όπως ο Φρίντριχ, ιμπρεσιονιστές όπως ο Μονέ και ο Ντεγκά, και μεταϊμπρεσιονιστές, όπως ο Γκογκέν και ο Βαν Γκογκ, οι οποίοι εκπροσωπούνται στη συλλογή του μουσείου.
Διαθέτει επίσης σημαντικά έργα της πρωτοπορίας του 20ού αιώνα: φαβισμός, εξπρεσιονισμός, σουρεαλισμός, αφαίρεση και ποπ αρτ. Ο Αρλεκίνος με καθρέφτη του Πικάσο, η Εικόνα με τρεις κηλίδες, Νο 196 του Καντίνσκι, το Όνειρο που προκαλείται από την πτήση μιας μέλισσας γύρω από ένα ρόδι ένα δευτερόλεπτο πριν ξυπνήσει του Νταλί, ο Πετεινός του Σαγκάλ, το Δωμάτιο ξενοδοχείου του Χόπερ και η Γυναίκα στο μπάνιο του Λιχτενστάιν είναι μερικά από αυτά.
Η συλλογή Thyssen-Bornemisza απλώνεται στον δεύτερο όροφο, όπου βρίσκονται οι Παλαιοί Δάσκαλοι μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα, ενώ ο πρώτος όροφος είναι αφιερωμένος στο έργο των Μοντέρνων Δασκάλων από τον ιμπρεσιονισμό μέχρι τον 20ό αιώνα.
Στο ισόγειο του μουσείου, με δική του είσοδο στην αρχή της κεντρικής αίθουσας, στεγάζεται η νέα εγκατάσταση 180 έργων από τη συλλογή Carmen Thyssen.
Ο Heinrich Thyssen-Bornemisza άρχισε να συλλέγει έργα τέχνης τη δεκαετία του 1920. Εκμεταλλευόμενος την περίοδο της μεγάλης κρίσης στις Ηνωμένες Πολιτείες, αγόρασε πίνακες σε αρκετά χαμηλές τιμές. Λόγω των οικονομικών προβλημάτων, οι ιδιοκτήτες τους συμφωνούσαν ακόμη και στους πιο δυσμενείς όρους πώλησης.