Die Anlage des repräsentativen Schlosses bildet zusammen mit den Wirtschaftsgebäuden, den Ställen, einem Brauhaus und der Pfarrkirche die städtebauliche Dominante Bedheims. Die heute zweigeschossige Dreiflügelanlage entstand aus einer mittelalterlichen Wasserburg. Nach Umbauten im 16., 17. und 18. Jahrhundert wurde das Schloss unter Prinz Joseph von Sachsen-Hildburghausen prunkvoll barock umgestaltet. Viele Räume im Obergeschoss erhielten Stuckdecken mit Rocaillen, Festons, Putten und figürlichen Szenen. Der große Stucksaal ist üppig mit Stuck in Form von Akanthuslaub, Festons und Rocaille-Schilden an der Decke und Stuckfeldern an den Wänden und um den Kamin ausgestattet. Über den Türen sind Stuckmedaillons mit Portraitdarstellungen angebracht. Im Inneren hat sich auch eine Eingangshalle mit zweiläufiger Treppe erhalten. Der Nordflügel mit Satteldach, Dachhäuschen und seinen neun Fensterachsen zeigt hofseitig einen repräsentativen Mittelrisalit mit Rundbogengiebeln. Über dem zweiflügeligen Portal ist unter einem gesprengten Giebel ein Allianzwappen angebracht. Der Ostflügel zeigt noch den geschweiften Renaissancegiebel und hat hofseitig einen Treppenturm mit Welscher Haube. Der in beiden Geschossen massiv ausgeführte Westgiebel schließt mit einem Fachwerkgiebel ab. Das Schloss ist umgeben von Gärten und einer großen Gutswirtschaft. Seit 1778 befindet sich das Schloss im Besitz der Familie Rühle von Lilienstern, deren Nachkommen es weiterhin bewohnen.

Extreme Witterungseinflüsse aufgrund der exponierten Lage und mangelnder Bauunterhalt während der DDR-Zeit, als das Schloss als Schule diente, haben zu vielfältigen Schäden geführt. Nach der Wende übernahm die Familie Rühle von Lilienstern das Ensemble wieder. Seit 2008 bildet der Architekt Florian Kirfel-Rühle zusammen mit den Denkmalbehörden sinnvolle Bauabschnitte, um das Schloss rasch instandzusetzen. Es wird gleichzeitig zum Wohnen und für Veranstaltungen genutzt. Die Deutsche Stiftung Denkmalschutz unterstützt Schloss Bedheim, das aufgrund seiner Baugeschichte und der weitgehend erhaltenen Wirtschaftsbauten ein architektonisch und kunsthistorisch wertvolles Schlossensemble verkörpert, seit 1993 mit bislang rund 600.000 Euro. Schloss Bedheim ist eines von 430 Denkmalen, die die private Denkmalstiftung dank Spenden und Mittel der GlücksSpirale, der Rentenlotterie von Lotto, allein in Thüringen fördern konnte.