Situado a 30 Km. de Burgos, en la carretera N-120, coincidiendo con el trazado motorizado del Camino de Santiago, a 831 m. de altitud. Tiene un clima continental, frío en invierno y caluroso y seco en su corto verano.

Castillo medieval de la primera mitad del siglo XV, erigido por don Pedro de Cartagena hacia 1445 y destruido el 21 de julio de 1812 por los guerrilleros españoles al mando de Santos Padilla, con ocasión de la Guerra de la Indepedencia (actualmente convertido en hotel).
Iglesia dedicada a la Asunción de Nuestra Señora, cuya construcción se inicia alrededor de 1522 y en la que trabajan Pedro y Juan de la Nestosa, Juan de la Maza, Juan de la Riba, Juan de Landeras y García de Arce. Templo de salón con presbiterio octogonal, tres naves y seis grandes columnas en forma de palmera que rematan en una bella bóveda de crucería.
Notable retablo de Diego de Arroyo y Juan de Valtierra, de 1654, con esculturas de Juan de Pobes y Juan de los Helgueros. Virgen sedente, con el Niño del siglo XV y talla de Cristo Crucificado, del siglo XIV, del retablo de la anterior iglesia. Otros retablos barrocos y órgano del siglo XVIII.

Olmillos celebra sus fiestas patronales en honor de la Asunción de la Virgen, los días 15 y 16 de agosto. También se celebra el día 3 de mayo la "Cruz de mayo".

Olmillos es lugar de repoblación. Su fundación hay que situarla alrededor del año 880, después de la repoblación de Amaya (860) y antes, o al mismo tiempo, que la de Castrojeriz (882). Aparece documentado a finales del S. XI.
Fue durante la Edad Media uno de los puntos fundamentales en el Camino de Santiago, para cuyo servicio contó con dos hospitales, uno de los cuales, el de S. Juan, perduró hasta la época de las Desamortizaciones. A Olmillos pertenecían el barrio de Santa Coloma, a 100 m. de la población, del que permanece la ermita, y el lugar de Peréx, despoblado en el S. XVIII (1300 m. al E., unos 100 m. a la derecha de la carretera Burgos-León).
En el S. XVIII la titularidad del dominio señorial pasa a los duques de Gor.
BIBLIOGRAFÍA:
RILOVA PÉREZ, Isaac: Olmillos de Sasamón, iglesia, villa y fortaleza, Burgos, Artecolor, 1997.
RILOVA PÉREZ, Isaac: Autobiografía del Castillo de Olmillos, Burgos, Turconsa, 2006.