Astudillo reúne en su casco histórico una parte importante del patrimonio de la provincia de Palencia. La localidad mantiene edificios religiosos, antiguas residencias nobiliarias, restos defensivos y construcciones tradicionales que permiten conocer diferentes etapas de su pasado. La villa fue declarada Conjunto Histórico en 1995 y conserva un trazado formado por plazas, calles estrechas, casas blasonadas y algunos restos de la antigua muralla.
Entre sus principales puntos de interés se encuentran el Convento de Santa Clara, el Palacio de Pedro I y el Castillo de La Mota, además de las iglesias de San Pedro, Santa María y Santa Eugenia. Fuera de los templos parroquiales aparecen también las ermitas románicas de Torre y Valdeolmos. A estos edificios se suman el Ayuntamiento, el Palacio de los Marqueses de Camarasa y diferentes inmuebles señoriales relacionados con familias de la nobleza castellana.
Sin embargo, una parte importante de Astudillo se encuentra bajo tierra. La localidad cuenta con una red de galerías subterráneas que supera los dos kilómetros en total y con numerosas bodegas excavadas en zonas como La Mota y El Altillo. Estos espacios estuvieron vinculados a la elaboración y crianza del vino y muestran la importancia que tuvo el viñedo en los alrededores. El recorrido histórico se reparte así entre las calles y las estructuras que todavía permanecen bajo el subsuelo.
