Χαρακτηριστική είναι η ρυμοτομία και η αρχιτεκτονική του οικισμού της Θύμαινας η οποία είναι χτισμένη αμφιθεατρικά στους πρόποδες ενός ορεινού όγκου και είναι γεμάτη απο στενά δρομάκια με πολλά ασπρισμένα σκαλοπάτια και όμορφες αυλές. Στον γραφικό οικισμό του νησιού τα χρώματα που επικρατούν είναι το λευκό και το αιγαιοπελαγίτικο μπλε.
Ξεχωρίζουν τα παλιά πέτρινα σπίτια σε αρκετά σημεία του νησιού, στα οποία συναντά κανείς δείγματα παραδοσιακής αρχιτεκτονικής, όπως οι στέγες από σχιστόλιθο και τα ξύλινα δοκάρια από φίδα, είναι ένα είδος αγριοκυπάρισσου, το οποίο υπάρχει παντού στο νησί.
Αξίζει να σημειωθεί πως η Θύμαινα με Προεδρικό Διάταγμα (ΦΕΚ 402/17-05-2002 Τευχος Δ) χαρακτηρίστηκε μεταξύ μερικών ακόμα μικρών νησιών ως περιοχές που έχουν ανάγκη από ιδιαίτερη προστασία και καθορίστηκαν περιορισμοί και ειδικοί όροι δόμησης στις εκτός σχεδίου και εκτός οικισμών περιοχές αυτών.