El Museo del Cerrato Castellano se encuentra instalado en dos conjuntos arquitectónicos aparentemente independientes al exterior pero que conforman un espacio museográfico unitario. Así, como principal estructura se encuentra el Palacio-Hospital de Santo Tomás un magnífico edificio del siglo XVIII que atesora una espectacular fachada barroca y un singular patio de la misma época. El Museo se completa con dos edificaciones aledañas de ladrillo modernistas, que han sido rehabilitadas en su fachada y profundamente reformadas al interior, para dar acogida al espacio dedicado a Centro de Interpretación del Cerrato Castellano.

El Museo del Cerrato Castellano se encuentra instalado en dos conj