La parte más antigua conservada es la norte, frente al río. Una esbelta galería gótica mira hacia el Duero fundiéndose en línea con el recinto fortificado. Se abre en arcos apuntados en piso inferior. Sobre ella una segunda planta esta vez con arcos de medio punto sobre fustes compuestos. un hermoso artesonado de madera cubre esta galería.

La fachada principal hace ángulo en el flanco norte de la Plaza Mayor porticada con la iglesia románica de San Miguel y el Ayuntamiento de la villa. Esta fachada se organiza en composición simétrica; el eje viene marcado por la portada y balcón principales. A ambos lados un número igual de vanos y sendas torres inconclusas rematando la fachada. El piso inferior abre sencillos ventanales que en el superior trasmutan en balcones decorados con frontones triangulares sobre ménsulas sencillamente moldurados.

Es una fachada en su conjunto sobria en la que puerta y balcón muestran la monumentalidad que requiere una construcción palaciega. La portada que es dintelada, flanquea el vano por columnas pareadas sobre alto podio y adosadas; son de orden jónico y sustentan un entablamento austero. Sobre él la balconada principal de las mismas dimensiones que la portada y similar estructura y ornamentación; la coronación de este vano se hace en frontón semicircular partido para alojar el escudo heráldico de la familia Hurtado de Mendoza sustentado por dos figuras femeninas recostadas al modo manierista.

Un amplio patio interior distribuye las estancias del palacio. Cuenta con dos plantas de factura más moderna: la primera sustentada por arcos de medio punto y la superior adintelada sobre finas columnas. Un ventanal en arco carpanel nos habla del pasado medieval del inmueble.

Con acceso desde la Plaza Mayor y en los bajos del Palacio el Centro de Recepción de Visitantes narra la historia de la villa. Custodia y expone cuatro tablas flamencas fechadas en el siglo XV atribuidas a Hans Memling.