Le château et le couvent sont de bons exemples de l'architecture romane, gothique, manueline et renaissance.
Le château de Tomar a été construit vers 1160 sur un emplacement stratégique, au-dessus d'une colline et à proximité du fleuve Nabão. Il possède un mur externe défensif et une citadelle (alcáçova) avec un donjon à l'intérieur. Le donjon, une tour centrale à vocation résidentielle et défensive, a été introduit au Portugal par les templiers, et celui de Tomar est parmi les plus vieux du pays. Une autre nouveauté apportée au Portugal par les templiers sont les tours rondes dans les murs externes, qui sont plus résistantes aux attaques que les tours carrées. Quand la ville a été fondée, la plupart de ses résidents ont vécu dans des maisons situées à l'intérieur des murs protecteurs du château. Le couvent a été construit pendant le règne espagnol.
L'église ronde du château, de style roman, (de charola, rotunda ) a été construite pendant la deuxième moitié du XIIe siècle par les chevaliers du Temple. A l'extérieur, l'église est une structure polygonale avec 16 côtés, dotée de solides contreforts, de fenêtres rondes et d'un clocher. À l'intérieur, le centre de l'église a une structure octogonale, reliée par des voûtes à une galerie (déambulatoire). La forme générale de l'église est semblable aux structures rondes de la mosquée d'Omar ou de l'église du Saint-Sépulcre à Jérusalem.
Les chapiteaux des colonnes sont de style roman (fin du XIIe siècle) et ils dépeignent des motifs végétaux et animaux, tel que Daniel dans la scène du repaire des lions. Le style des chapiteaux montre l'influence des artistes travaillant, à la même époque, à la construction de la cathédrale de Coimbra.
L'intérieur de l'église est magnifiquement décoré de sculptures et de peintures de style gothique et manuélin, qui furent ajoutés pendant la rénovation ordonnée par le Roi Manuel I à partir de 1499. Les piliers de l'octogone central et les murs du déambulatoire sont agrémentés de statues polychromes de saints et d'anges, tandis que les murs et les plafonds du déambulatoire sont peints dans le style gothique ou ornés de panneaux illustrant la vie du Christ. Les peintures sont attribuées au peintre de la cour de Manuel Ier, le portugais Jorge Afonso, et les décorations sculptées sont du sculpteur flamand Olivier de Gand et de l'Espagnol Hernán Muñoz.
Durant le règne d'Henri le navigateur (première moitié du XVe siècle), une nef gothique a été ajoutée à l'église du couvent, transformant de fait l'église ronde en église abside. À partir de 1510, le roi Manuel I fît reconstruire la nef suivant le style en vogue à l'époque, un mélange de gothique flamboyant et de renaissance que les historiens de l'art appelleront par la suite le style manuélin. Les architectes ayant participé à cette reconstruction étaient le portugais João de Castilho et l'espagnol Diogo de Arruda.
De l'extérieur, la nef rectangulaire est ornée de très nombreux motifs de style manuélin, avec notamment des gargouilles, des pinacles gothiques, des statues et des "cordes" qui rappellent celles utilisées sur les bateaux pendant l'ère des grandes découvertes. Elle est ornée aussi par la croix de l'ordre du Christ et l'emblème du Roi Manuel I, la sphère armillaire. Une fenêtre énorme visible depuis le cloître de Saint Barbara, nommée la fenêtre de la Chambre du chapitre (Janela font Capítulo), se situe sur le façade ouest de la nef. Elle comprend la plupart des motifs typiques du style manuélin : les symboles de l'ordre du Christ et de Manuel I, les cordes, des coraux et des motifs végétaux. Une figure humaine au milieu de la fenêtre représente probablement le concepteur, Diogo de Arruda. Cette fenêtre du couvent constitue un des chefs d'œuvre de la décoration de style manuélin.
L'entrée de l'église se fait par un portail latéral magnifique, également décoré de motifs abondants de style manuélin telles que des statues de la Vierge avec l'enfant et des prophètes du vieux testament. Ce portail a été conçu par João de Castilho vers 1530.
A l'intérieur, la nef est reliée à l'église de style roman par une grande voûte. La nef est décorée par une superbe voûte et comporte un chœur surélevé dans lequel se trouvaient des stalles de style manuélin, malheureusement détruites par les troupes napoléoniennes lors de la guerre d'Espagne au début du XIXe siècle. Sous le chœur, il y a une salle qui était la sacristie de l'église.
Le couvent du Christ comporte au total, huit cloîtres, construits aux XVe et XVIe siècles. Par exemple :