L’architecture de Palencia est un véritable livre d’histoire. Le joyau incontesté est la Cathédrale de San Antolín, surnommée « la Bella Desconocida » (la Belle Inconnue), un monument imposant mêlant styles roman, gothique et baroque. À l’intérieur, on peut admirer des œuvres d’art de grande valeur, notamment de El Greco et Juan de Juni.
Le centre-ville regorge de bâtiments d’époque, de palais nobiliaires, et d’églises romanes, telles que San Miguel, célèbre pour sa tour fortifiée. Le pont médiéval sur le Carrión et les vestiges des murailles ajoutent au charme historique. Pour une touche plus contemporaine, le parc Isla Dos Aguas offre un espace de détente moderne avec des installations sportives.
Les amateurs d’art apprécieront également le Musée de Palencia, qui expose des objets allant de la Préhistoire à l’époque romaine, ainsi que des pièces d’art religieux. La ville propose aussi un itinéraire du roman palentin, reliant Palencia à d’autres villages riches en architecture religieuse romane.