Le musée Thyssen-Bornemisza est un musée d'art ancien, moderne et contemporain situé à Madrid (Espagne).
Son origine tient dans l'acquisition qu'a faite le gouvernement espagnol, en juillet 1993, de la majeure partie de la collection d'art réunie, à Lugano (Suisse), par la famille Thyssen-Bornemisza, en complément des pinacothèques et des collections nationales déjà existantes.
La famille Thyssen a constitué l'une des plus importantes collections d'art réunie au xxe siècle, consacrée à l'art européen de 1290 au pop art ; il s'agit, pour l'essentiel, de peintures, mais aussi de sculptures en marbre commandées par August Thyssen à Auguste Rodin. C'est surtout son fils Heinrich qui, profitant des faillites entraînées par la crise de 1929, agrandit considérablement la collection par l'acquisition de tableaux rares des xive et xve siècles siècles, ainsi que de primitifs flamands et d'œuvres de la Renaissance allemande ; par la suite, il collectionna aussi la plupart des grands noms de l'art occidental des xvie, xviie et xviie siècles.
Hans Heinrich a ouvert la collection sur le xixe siècle et sur l'impressionnisme, ainsi que sur l'avant-garde du xxe siècle et la peinture américaine du xixe siècle.
En 2004, Carmen, veuve de Hans Heinrich Thyssen, a enrichi le musée de près de 200 œuvres, notamment de peinture catalane, qui sont exposées à Barcelone.
À Madrid, le musée est situé dans le palais de Villahermosa, à l'angle du paseo del Prado et de la carrera de San Jerónimo. Le palais fut construit entre la fin du xviiie siècle et le début du xixe siècle dans un style néoclassique, conçu par Antonio López de Aguado pour María Pignatelli y Gonzaga. L'intérieur a été réaménagé par Rafaël Moneo.
À Barcelone, les collections sont hébergées, depuis 2004 et 2005, par le musée national d'art de Catalogne.
L'historien d'art Tomás Llorens a dirigé le musée de 1991 à 2005.