De su patrimonio artístico hay que destacar: 

• Iglesia de San Miguel Arcángel, esta iglesia data del último tercio del siglo XVI. La portada principal es sencilla y con un arco de medio punto. Aparece decorada con un escudo de piedra labrado en cantería, típico del Renacimiento y manierismo español. En un lateral tiene una portada con una imagen en azulejo de la Virgen del Castillo. La torre es de planta rectangular, que es poco habitual, y con decoración en relieve del campanario, similar al trabajo en ladrillo. El interior es de una sola nave y al fondo una bóveda de medio cañón con los escudos de armas del obispo Calderón. Sobresale el majestuoso retablo barroco del siglo XVIII, obra del escultor Diego de Briones, la capilla en la que se guardan los llamados “trofeos” de la batalla de las Navas de Tolosa (1212) y, en otra capilla, un lienzo del Juicio Final. 
• Ermita-santuario de la Virgen del Castillo, se levantó en el siglo XVIII sobre la antigua iglesia de Santiago, en lo más alto del cerro del castillo. Alberga la imagen de la patrona de Vilches, que cada 14 de agosto, con motivo de las fiestas en su honor, es bajada en procesión hasta la parroquia de San Miguel. 
• Castillo de Vilches, situado en un elevado cerro al que da nombre y desde donde se puede disfrutar de unas maravillosas vistas, se encuentra el castillo de Vilches. Un castillo fortaleza que desempeñó un papel muy importante como punto de defensa del alto Guadalquivir, sirvió de refugio para los habitantes del entorno ante el avance de las tropas cristianas durante la Reconquista y protagonizó célebres episodios bélicos, en la Edad Media, entre árabes y cristianos. Aunque sabemos que el cerro estuvo poblado desde la época de los íberos, los orígenes del castillo son inciertos. Apenas quedan vestigios de la fortaleza: un torreón esquinero, conocido como “Cubo de la Villa”, parte de otro torreón y un pasadizo con bóveda ligeramente apuntada de sillarejo. Con el paso de los años y la consolidación de la cultura cristiana, gran parte de las torres y partes de las murallas de los castillos se utilizaron para edificar pequeñas iglesias y ermitas. En el patio de armas se edificó la iglesia de Santiago, sobre la que, posteriormente, se construyó la ermita de la Virgen del Castillo. Fue declarado Bien de Interés Cultural en 1985. 
• Yacimiento arqueológico de Giribaile. Es un yacimiento arqueológico de gran importancia situado en las confluencias de los ríos Guadalimar y Guadalén, desde donde se puede disfrutar de excelentes panorámicas del entorno. De lo conocido hasta ahora, se sabe que albergaba una ciudad íbera, que algunos estudiosos asocian con Orisia, que fue destrozada en la segunda guerra Púnica, un santuario prehistórico, un cenobio paleocristiano o visigodo y un castillo almohade construido tras la batalla de las Navas de Tolosa.

La declaración de Conjunto histórico que recibe en el año 2005 se justifica por la presencia de varios edificios monumentales en el casco antiguo, así como por el trazado medieval.

Destacamos los siguientes monumentos:

Arquitectura civil:

• Castillo (siglos XII y XIII). El castillo de Torredonjimeno fue construido por los árabes para proteger a la población de una pequeña alquería rural. Se trataba de una fortaleza rectangular, de tamaño medio, que tras la reconquista fue ampliamente reformada por la Orden de Calatrava. La Fortaleza, de estilo manierista, es uno de los monumentos más relevantes del patrimonio histórico y arqueológico de Torredonjimeno. Como curiosidad, destacar que el castillo sirvió de alojamiento para Fernando III en uno de sus periplos y que, según la tradición, en la sala de la que fuera Torre del Homenaje, el comendador de la Orden de Calatrava escribió el primer libro del que se tiene constancia sobre el arte del toreo. De este libro, impreso en el siglo XVI, tan solo se conoce un ejemplar conservado en la Biblioteca de Salamanca. A finales de la Edad Media el castillo pasa a ser residencia señorial. En el interior del recinto podemos contemplar parte de esa casa palacio del siglo XVI en la que destacan varias de sus dependencias techadas con alfarjes policromos de estilo mudéjar. Tras su restauración, el castillo se ha convertido en un centro cultural en el que se desarrolla buena parte de la actividad de Torredonjimeno y que alberga, además, el Centro de Interpretación del Tesoro Visigodo que fue hallado en los alrededores del municipio de forma fortuita a principios del siglo XX. Considerado el segundo legado visigodo más importante de la Península después del encontrado en Guarrazar (Toledo), sus piezas originales se encuentran hoy repartidas por varios museos españoles. Declarado Bien de Interés Cultural con la tipología de Monumento en 1985 (BOE 29/06/1985). 
• Puente de San Sebastián. Contiguo por uno de los lados a la desaparecida Puerta de Martos y por el otro con el pilar del mismo nombre y se alza sobre el cauce del río Salado.
• Ayuntamiento (siglo XVII, manierista). De fachas elegante y proporcionada, propia del clasicismo manierista del siglo XVII. La facha se divide en dos pisos, el de abajo tiene en el centro una portada y a los lados dobles ventanales adintelados. La superior presenta una galería con 11 arcos de medio puntos apoyados sobre dobles columnas. El carácter abierto de la galería contrasta con el piso de abajo macizo y sobrio al estilo de los palacios italianos. Declarado B.I.C. en el año 1983.
• Molino del Cubo. Es un molino harinero fortificado que toma el nombre del arroyo del cubo, se construye por la Orden de Calatrava en el año 1437. Es el molino fortificado de mayor tamaño y mejor conservado de los construidos por las Órdenes Militares del sur peninsular. En este lugar, bajando hacia el cauce del arroyo del Cubo, nos encontramos con un paraje de alto valor ecológico y paisajístico. 
• Torres-Fortalezas. En el término municipal de Torredonjimeno se ubican numerosas torres como, por ejemplo: Castillo de la Fuencubierta, Castillo de Torre Venzala y Castillo de Torre Alcázar.

Arquitectura religiosa:

• Iglesia de Santa María. Construido a principios del siglo XVI, de estilo gótico tardío. Es un templo consagrado al Misterio de la Inmaculada Concepción de María, de una sola nave, con dos capillas a cada lado, testero plano y torre a los pies. La nave dividida en tres tramos, con bóvedas góticas estrelladas separadas por arcos apuntados. La fachada principal, a los pies del templo, destaca sobre el volumen del conjunto por el cuerpo de la torre-campanario adosada al muro, tiene una pequeña hornacina flanqueada por dos escudos de la Orden de Calatrava. 

  La primera ampliación del templo es en 1671  consiste en una capilla junto al presbiterio destinada al Santísimo. La segunda ampliación, en el primer tercio del siglo XVIII está dedicada a Nuestra Señora de los Dolores. Cabe destacar el Camarín, al que se accede desde la sacristía. Declarada B.I.C. con la tipología de Monumento en 2010 (BOJA 9/11/2010. Pág. 50). 

• Iglesia de San Pedro Apóstol (S. XVI), de estilo renacentista, diseñada por Francisco del Castillo “El Mozo” y se construye en 1592. Está dividida en tres naves por sobrias columnas de orden toscano que soportan un artesonado mudéjar: la de la derecha dedicada a la Virgen de las Angustias, la de la izquierda está ocupada por el Cristo del Amor y al fondo la Capilla de la Virgen del Carmen. Sobre el presbiterio se encuentra la bóveda de cuarto de esfera, sobre pechinas, recubiertas con frescos de la Gloria Celestial. El retablo, del primer tercio del siglo XVII, es originario de un convento de Valladolid. Destaca también el gran número de obras de imaginería de Semana Santa.
• Convento de Nuestra Señora de la Piedad (siglo XVI), popularmente conocido como “Las Dominicas”. Fundado por don Jerónimo de Padilla y Pacheco en torno al año 1540, perteneciente a  la Orden de Santiago y con una triple función: albergar un convento de monjas dominicas, ser panteón familiar para los fundadores y servir de colegio para doncellas casaderas. La iglesia presenta una sola nave dividida en tres tramos, con capillas laterales empotradas en el muro. Tiene doble coro, en los pies y en el lado del presbiterio. El retablo es barroco del año 1728. La nave se divide en tres tramos con bóvedas góticas estrelladas y separadas por arcos de medio punto, columnas y capiteles. Destaca como elementos decorativos la profusión de conchas santiaguinas y composición general de elementos góticos tardíos y renacentistas. En el interior del convento cabe destacar el claustro de doble piso, no se puede visitar al ser un convento de clausura.