Sachverhalt:
A. Mit Schreiben vom 11. Juni 2007 ersuchten die Eigentümer eines Doppelwohnhauses an der Bachtelstrasse 1 sowie einer Gebäudegruppe an der Weisslingerstrasse 14 und 16 in Illnau (Ortsteil Lätten) bei der Baubehörde Illnau-Effretikon um Abklärung der denkmalpflegerischen Schutzwürdigkeit ihrer Gebäude. Am 11. Juni 2009 stellte der Stadtrat von Illnau-Effretikon diese Gebäude unter Schutz.
B. Gegen diesen Beschluss erhob X._, mittlerweile Eigentümer aller erwähnter Liegenschaften, Rekurs bei der Baurekurskommission III des Kantons Zürich. Mit Entscheid vom 27. Januar 2010 wies die Rekurskommission den Rekurs ab, soweit er die Unterschutzstellung der Liegenschaften Bachtelstrasse 1 und Weisslingerstrasse 14 betraf. Soweit er die Liegenschaft Weisslingerstrasse 16 betraf, schrieb die Rekurskommission das Verfahren als gegenstandslos geworden ab, nachdem der Stadtrat die Unterschutzstellung in Wiedererwägung gezogen und auf Schutzmassnahmen für dieses Objekt verzichtet hatte.
C. Eine von X._ gegen den Entscheid der Baurekurskommission erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich am 1. Dezember 2010 ab.
D. Dagegen gelangt X._ mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht. Er beantragt, der Entscheid des Verwaltungsgerichts vom 1. Dezember 2010 sei aufzuheben. Eventualiter sei auf die Unterschutzstellung der Liegenschaften Bachtelstrasse 1 sowie Weisslingerstrasse 14 zu verzichten oder es sei lediglich die Westfassade der Liegenschaft Weisslingerstrasse 14 unter Schutz zu stellen.
E. Das Verwaltungsgericht beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Der Stadtrat Illnau-Effretikon beantragt die Abweisung der Beschwerde.

Erwägungen:
1. 1.1 Der angefochtene Entscheid des Verwaltungsgerichts bestätigt die denkmalpflegerische Unterschutzstellung von zwei Gebäuden. Angefochten ist somit ein letztinstanzlicher kantonaler Endentscheid in einer öffentlich-rechtlichen Angelegenheit (Art. 82 lit. a, Art. 86 Abs. 1 lit. d und Abs. 2 sowie Art. 90 BGG). Der Beschwerdeführer hat am vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen und ist als Eigentümer der betroffenen Liegenschaften nach <ref-law> zur Beschwerde legitimiert. Da auch die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen erfüllt sind, ist auf die Beschwerde vorbehältlich rechtsgenügender Rügen (vgl. Art. 42 Abs. 2 i.V.m. <ref-law>) grundsätzlich einzutreten.
1.2 Nicht einzutreten ist indessen auf die Rüge des Beschwerdeführers, der Stadtrat habe den Sachverhalt willkürlich im Sinne von <ref-law> festgestellt. Beschwerdeobjekt ist nicht der stadträtliche Entscheid, sondern der Entscheid der Vorinstanz vom 1. Dezember 2010. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat, sofern die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz nicht offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Dass die Vorinstanz den Sachverhalt willkürlich festgestellt habe, wird vom Beschwerdeführer nicht geltend gemacht und ist auch nicht ersichtlich.
1.3 Ebenfalls nicht einzutreten ist in Anwendung von <ref-law> auf die Beschwerde, soweit der Beschwerdeführer lediglich die Begründung der stadträtlichen Unterschutzstellungsverfügung kritisiert, ohne sich mit dem angefochtenen Entscheid bzw. der vorinstanzlichen Begründung auseinanderzusetzen.
2. Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung seines Anspruchs auf rechtliches Gehör im Sinne von <ref-law>, weil die Vorinstanz seinen Antrag, es sei ein neutrales Gutachten einzuholen, ohne Begründung abgewiesen habe.
Aus dem verfassungsrechtlichen Anspruch auf rechtliches Gehör gemäss <ref-law> ergibt sich für die Parteien das Recht, Beweisanträge zu stellen, und für die Behörden die Pflicht, rechtzeitig und formgültig angebotene Beweisbegehren entgegenzunehmen und zu berücksichtigen (vgl. <ref-ruling> E. 2b S. 56). Indes kann der Richter das Beweisverfahren schliessen, wenn die Anträge nicht erhebliche Tatsachen betreffen. Gleichermassen kann er Beweisanträge ohne Verletzung des rechtlichen Gehörs ablehnen, wenn er aufgrund bereits abgenommener Beweise seine Überzeugung gebildet hat und ohne Willkür in vorweggenommener antizipierter Beweiswürdigung annehmen kann, dass seine Überzeugung durch weitere Beweiserhebungen nicht geändert würde (<ref-ruling> E. 5.3 S. 148; <ref-ruling> E. 3 S. 157; <ref-ruling> E. 2.1 S. 428; <ref-ruling> E. 4a S. 211; je mit Hinweisen).
Die Vorinstanz hat im angefochtenen Entscheid erwogen, es bestehe keine allgemeine Verpflichtung zur Einholung eines Gutachtens im Rechtsmittelverfahren. Aufgrund der beiden bei den Akten liegenden Gutachten habe für die Rekurskommission kein Anlass bestanden, zusätzlich ein Gutachten bei der kantonalen Denkmalpflegekommission einzuholen. Das Gleiche gelte auch für das verwaltungsgerichtliche Verfahren. Indem die Vorinstanz in vorweggenommener antizipierter Beweiswürdigung angenommen hat, die Einholung eines gerichtlichen Gutachtens würde nichts an ihrer Überzeugung ändern, ist sie nicht in Willkür verfallen. Daran ändert auch der Umstand nichts, dass die Gutachterin im erstinstanzlichen Verfahren vom Stadtrat beauftragt und nach der Darstellung des Beschwerdeführers in Verhandlungen zwischen ihm und der Gemeinde einbezogen worden ist. Die Rüge des Beschwerdeführers erweist sich als unbegründet.
3. Der Beschwerdeführer bringt vor, im Streit liege die Frage, ob die beiden streitbetroffenen Liegenschaften im Sinne von § 203 Abs. 1 lit. c des Gesetzes über die Raumplanung und das öffentliche Baurecht des Kantons Zürich vom 7. September 1957 (PBG, LS 700.1) schutzwürdig seien.
3.1 § 203 Abs. 1 PBG regelt, welche Objekte im Hinblick auf die kantonalen Bestimmungen des Natur- und Heimatschutzes (§ 203 ff. PBG) als schutzwürdig gelten. Dazu gehören nach § 203 Abs. 1 lit. c PBG Ortskerne, Quartiere, Strassen und Plätze, Gebäudegruppen, Gebäude und Teile sowie Zugehör von solchen, die als wichtige Zeugen einer politischen, wirtschaftlichen, sozialen oder baukünstlerischen Epoche erhaltenswürdig sind oder die Landschaften oder Siedlungen wesentlich mitprägen, samt der für ihre Wirkung wesentlichen Umgebung.
3.2 Das Bundesgericht überprüft die Auslegung und Anwendung des kantonalen Rechts auf Willkür hin. Willkürlich im Sinne von <ref-law> ist ein Entscheid nicht schon dann, wenn eine andere Lösung ebenfalls vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen wäre, sondern erst dann, wenn er offensichtlich unhaltbar ist, zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft (<ref-ruling> E. 1.3 S. 4 f.; <ref-ruling> E. 4.1 S. 133; <ref-ruling> E. 5.4 S. 148; <ref-ruling> E. 5.1 S. 260 f.; je mit Hinweisen).
3.3 Sinngemäss macht der Beschwerdeführer geltend, die Vorinstanz habe § 203 Abs. 1 lit. c PBG nicht korrekt angewendet. Er begründet allerdings nicht substanziiert, inwiefern die Vorinstanz diese kantonale Norm geradezu willkürlich ausgelegt bzw. angewendet haben sollte. In Anwendung von Art. 42 Abs. 2 i.V.m. <ref-law> ist deshalb auf seine Rüge nicht einzutreten. Weil der Beschwerdeführer indessen gleichzeitig geltend macht, für die von ihm überdies gerügte Verletzung der Eigentumsgarantie bestehe kein öffentliches Interesse, werden seine Ausführungen zur Schutzwürdigkeit der streitbetroffenen Gebäude in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen sein (vgl. nachfolgend E. 6).
4. Der Beschwerdeführer rügt sodann, die Vorinstanz habe § 213 Abs. 3 PBG willkürlich im Sinne von <ref-law> angewandt.
4.1 Gemäss § 213 Abs. 1 und Abs. 3 Satz 1 PBG trifft das zuständige Gemeinwesen den Entscheid über die Schutzwürdigkeit eines Grundstücks und über den Umfang allfälliger Schutzmassnahmen innert Jahresfrist, nachdem der Grundeigentümer einen solchen Entscheid verlangt hat, wobei es in Ausnahmefällen vor Fristablauf dem Grundeigentümer anzeigen kann, die Behandlungsdauer erstrecke sich um höchstens ein weiteres Jahr. Liegt vor Fristablauf kein Entscheid vor, kann eine Schutzmassnahme nur bei wesentlich veränderten Verhältnissen angeordnet werden (§ 213 Abs. 3 Satz 2 PBG).
4.2 Die Vorinstanz hat im angefochtenen Entscheid ausgeführt, der Beschwerdeführer habe die Baubehörde Illnau-Effretikon mit Eingabe vom 11. Juni 2007 um Abklärung der Schutzwürdigkeit der streitigen Liegenschaften ersucht. In der Folge sei es zu Verhandlungen zwischen dem Beschwerdeführer und der Gemeinde und gestützt auf § 213 Abs. 3 PBG zu verschiedenen Fristverlängerungen gekommen. Am 5. Juni 2008 sei dem Beschwerdeführer die erste Verlängerung bis zum 10. Dezember 2008 mitgeteilt worden. Am 23. Oktober 2008 habe der Beschwerdeführer um Fristerstreckung bis zum 10. Juni 2009 und am 4. März 2009 bis zum 10. September 2009 ersucht, was von der Gemeinde bestätigt worden sei. Wenn der Beschwerdeführer rasch Klarheit über die anstehende Unterschutzstellung gewollt hätte, hätte er sich nach Ansicht der Vorinstanz innert nützlicher Frist nach Erhalt der ersten, ihm am 5. Juni 2008 angezeigten Fristverlängerung zur Wehr setzen müssen. Weil er aber stattdessen selber um weitere Fristerstreckungen ersucht habe, verhalte er sich rechtsmissbräuchlich und sei die Rüge, eine Ausnahmesituation habe nicht vorgelegen, jedenfalls verspätet. Im Übrigen habe sich der Beschwerdeführer widersprüchlich verhalten, habe er sich im Fristerstreckungsgesuch vom 4. März 2009 doch noch auf den Standpunkt gestellt, es liege eine Ausnahmesituation im Sinne von § 213 Abs. 3 PBG vor. Die gesetzliche Zweijahresfrist habe am 11. Juni 2009 geendet und sei folglich mit dem Entscheid des Stadtrats desselben Datums gewahrt worden. Nachdem dem Beschwerdeführer auf eigenes Ersuchen hin eine Fristverlängerung bis zum 4. September 2009 gewährt worden sei, hätte der Entscheid nach Ansicht der Vorinstanz sogar noch später gefällt werden können.
4.3 Diese Ausführungen der Vorinstanz sind nachvollziehbar. Der Einwand des Beschwerdeführers, es obliege dem Stadtrat, seinen gesetzlichen Pflichten nachzukommen, ändert nichts daran, dass er sich bereits gegen die ihm rechtzeitig angezeigte erste Fristverlängerung hätte zur Wehr setzen können und nach dem Grundsatz von Treu und Glauben (<ref-law>) müssen, wenn er damit nicht einverstanden gewesen wäre. Nachdem er anschliessend sogar selber um weitere Fristerstreckungen ersucht und anlässlich seines Fristerstreckungsgesuchs vom 4. März 2009 noch vertreten hat, es liege eine Ausnahmesituation im Sinne von § 213 Abs. 3 PBG vor, ist es keineswegs unhaltbar, wenn die Vorinstanz erwägt, der Beschwerdeführer könne sich nicht mehr darauf berufen, es habe keine solche Ausnahmesituation für eine Fristverlängerung vorgelegen. Es ist nicht einzusehen, inwiefern unter diesen Umständen die Auffassung der Vorinstanz, die Gemeinde habe die von § 213 Abs. 3 PBG vorgegebene Frist eingehalten, willkürlich im Sinne von <ref-law> sein sollte.
5. Der Beschwerdeführer macht weiter geltend, die Unterschutzstellung der streitbetroffenen Gebäude verletze die Eigentumsgarantie gemäss <ref-law>.
Gegenstand des vorliegenden Verfahrens ist die denkmalpflegerische Unterschutzstellung von zwei Gebäuden, welche im Eigentum des Beschwerdeführers stehen. Die in der Unterschutzstellungsverfügung konkret angeordneten Schutzmassnahmen bewirken eine Beschränkung der Verfügungsbefugnis des Grundeigentümers und tangieren somit die Eigentumsgarantie (<ref-law>). Eingriffe in dieses Grundrecht bedürfen einer gesetzlichen Grundlage, müssen im öffentlichen Interesse liegen und verhältnismässig sein (<ref-law>). Ob eine Eigentumsbeschränkung im öffentlichen Interesse liegt und verhältnismässig ist, prüft das Bundesgericht frei. Es auferlegt sich aber Zurückhaltung, soweit die Beurteilung von der Würdigung der örtlichen Verhältnisse abhängt, welche die kantonalen Behörden besser kennen. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet des Denkmalschutzes. Es ist in erster Linie Sache der Kantone, darüber zu befinden, welche Objekte schützenswert sind (<ref-ruling> E. 6.1 S. 181 f. mit Hinweisen).
6. Der Beschwerdeführer ist der Ansicht, für die angeordneten Schutzmassnahmen bestehe kein öffentliches Interesse.
6.1 Eigentumsbeschränkungen zum Schutz von Baudenkmälern liegen allgemein im öffentlichen Interesse. Wie weit dieses öffentliche Interesse reicht, insbesondere in welchem Ausmass ein Objekt denkmalpflegerischen Schutz verdient, ist im Einzelfall sorgfältig zu prüfen. Der Denkmalschutz erstreckt sich heute auch auf Objekte neuerer Zeit und auf Gebäude, welche für ihre Entstehungszeit charakteristisch sind. Bei der Prüfung der Frage, ob ein Objekt Schutz verdient, hat eine sachliche, auf wissenschaftliche Kriterien abgestützte Gesamtbeurteilung Platz zu greifen, welche den kulturellen, geschichtlichen, künstlerischen und städtebaulichen Zusammenhang eines Bauwerks mitberücksichtigt. Eine Baute soll als Zeuge und Ausdruck einer historischen, gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und technischen Situation erhalten bleiben. Da Denkmalschutzmassnahmen oftmals mit schwerwiegenden Eigentumseingriffen verbunden sind, dürfen sie aber nicht lediglich im Interesse eines begrenzten Kreises von Fachleuten erlassen werden. Sie müssen breiter abgestützt sein und von einem grösseren Teil der Bevölkerung befürwortet werden, um Anspruch auf eine gewisse Allgemeingültigkeit erheben zu können (<ref-ruling> E. 6.2 S. 182 mit Hinweisen).
6.2 Zur Schutzwürdigkeit der beiden streitbetroffenen Gebäude hat die Vorinstanz im angefochtenen Entscheid zunächst festgehalten, die Baurekurskommission habe gestützt auf einen Augenschein und zwei Gutachten ausgeführt, dass diesen Liegenschaften eine wichtige siedlungsgeschichtliche Bedeutung zugesprochen werden könne und diese demnach bereits infolge ihres hohen Situationswerts zu schützen seien. Wie die bei den Akten liegenden Fotografien und Karten zeigten, prägten die beiden Gebäude mit ihrer Anordnung in der Strassengabelung und als Teil eines historischen inneren Gebäuderings den Kern des Dorfteils Lätten. Es sei zwar einzuräumen, dass dieses Erscheinungsbild durch die teilweise modernen Elemente an Gebäuden in der Umgebung etwas tangiert werde, jedoch könne nicht gesagt werden, die Vorinstanzen hätten ihr Ermessen überschritten, wenn sie aufgrund dieser ortsbaulichen Situation den streitbetroffenen Liegenschaften eine wesentlich prägende Bedeutung zugesprochen hätten, zumal sie sich dabei auch auf Gutachten sowie ein Inventar hätten stützen können. Der Anbau zwischen den Gebäuden Weisslingerstrasse 14 und 16 möge den Situationswert allenfalls beeinträchtigen, dieser sei aber insgesamt immer noch als hoch zu würdigen. Inwiefern ein vom Beschwerdeführer ins Feld geführter Neubau das Erscheinungsbild stören sollte, sei nicht ersichtlich, stehe dieses Objekt doch abseits des genannten inneren Rings und störe es dessen optische Wirkung und Erscheinungsbild nicht. Die beiden streitbetroffenen Gebäude prägten den Strassenraum wesentlich und bildeten ungeachtet der benachbarten Liegenschaften das wichtige südöstliche Segment des ursprünglichen Ortskerns. Der Gebäudering des historischen Siedlungskerns sei trotz der neueren Elemente auch für einen nicht fachkundigen Betrachter hinreichend erkennbar. Selbst wenn ein Durchschnittsbetrachter die historische Bedeutung der streitbetroffenen Gebäude nicht im Detail zu erkennen vermöge, sei der siedlungsgeschichtliche Zusammenhang durchaus zu sehen. Für die Qualifikation der streitbetroffenen Gebäude als Schutzobjekte unerheblich sei, dass von der Unterschutzstellung der Liegenschaft an der Weisslingerstrasse 16 abgesehen worden sei.
Weiter stützte die Vorinstanz auch die Ansicht der Baurekurskommission, wonach es sich bei den beiden streitbetroffenen Objekten um wichtige Zeitzeugen handle, wobei sie ausdrücklich festhielt, dass die beiden Gebäude unabhängig davon schon wegen ihrer wesentlich prägenden Wirkung auf das Ortsbild schützenswert seien. Die einfache Fassadengestaltung spreche nicht gegen die Schutzwürdigkeit der Bauten, ebenso wenig dass die verschiedenen Teile der Gebäude und die beiden Gebäude nicht aus derselben Zeit stammten, zumal die Schutzwürdigkeit von der Baurekurskommission unter anderem auch deswegen bejaht worden sei, weil an den Gebäuden eine Entwicklungsgeschichte abgelesen werden könne.
6.3 Mit diesen Ausführungen hat die Vorinstanz detailliert und nachvollziehbar begründet, weshalb den beiden streitbetroffenen Gebäuden eine hohe Erhaltenswürdigkeit zukommt. Was der Beschwerdeführer dagegen vorbringt, vermag - wie nachfolgend aufzuzeigen ist - nicht zu überzeugen, soweit es sich bei seinen Ausführungen nicht ohnehin um rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid und damit im Hinblick auf <ref-law> ungenügend begründete Vorbringen handelt.
6.3.1 Der Einwand des Beschwerdeführers, ein von ihm im vorinstanzlichen Verfahren erwähnter Neubau befinde sich ebenfalls im historischen Ortskern, steht nicht im Gegensatz zur vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellung, wonach dieser Neubau zwar in der Umgebung, aber abseits des inneren Gebäuderings steht. Aus den Ausführungen der Vorinstanz wird klar, dass für die Bejahung der Schutzwürdigkeit der beiden streitbetroffenen Gebäude insbesondere massgebend war, dass sie das Erscheinungsbild dieses inneren Gebäuderings stark prägen. Soweit der Beschwerdeführer geltend macht, mehrere bestehende Neubauten würden das Erscheinungsbild des historischen Ortskerns beeinträchtigen, und soweit es sich hierbei nicht ohnehin um neu vorgebrachte, unbeachtliche Tatsachen (vgl. <ref-law>) handelt, spricht dies nicht gegen die Schutzwürdigkeit der beiden streitbetroffenen Gebäude, weil die vom Beschwerdeführer erwähnten Neubauten im Gegensatz zu den beiden streitbetroffenen Gebäuden nicht zum inneren Gebäudering gehören. Das Gleiche gilt für das Gebäude an der Weisslingerstrasse 16 oder einen allenfalls künftig an dieser Stelle errichteten Neubau. Dieses Gebäude befindet sich vom Innenraum des von der Vorinstanz beschriebenen inneren Gebäuderings aus gesehen hinter demjenigen an der Weisslingerstrasse 14 und prägt das Erscheinungsbild des inneren Gebäuderings somit weniger stark als die beiden streitbetroffenen Gebäude. Der Beschwerdeführer kann deshalb aus dem Umstand, dass die Unterschutzstellung des Gebäudes an der Weisslingerstrasse 16 vom Stadtrat wiedererwägungsweise aufgehoben worden ist, nichts zu seinen Gunsten ableiten. Damit erweist sich auch der vom Beschwerdeführer in diesem Zusammenhang überdies erhobene Einwand, der vorinstanzliche Entscheid sei willkürlich im Sinne von <ref-law>, als unbegründet.
6.3.2 Stützen sich die Behörden bei der Anordnung von Schutzmassnahmen auf Fachgutachten ab, kann daraus nicht gefolgert werden, die Massnahmen lägen lediglich im Interesse eines begrenzten Kreises von Fachleuten, ohne Anspruch auf eine gewisse Allgemeingültigkeit erheben zu können. Dass die vorliegend getroffenen Massnahmen im Sinne der bundesgerichtlichen Rechtsprechung (vgl. E. 6.1) breiter abgestützt sind, geht aus den Ausführungen der Vorinstanz und den Akten hervor. Die Frage, ob die Schutzwürdigkeit der betroffenen Gebäude für einen "Allgemeinbetrachter" oder einen "Durchschnittsbürger" ohne Weiteres bzw. auf Anhieb erkennbar sei, was vom Beschwerdeführer vorliegend in Frage gestellt wird, ist nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung indessen kein entscheidendes Kriterium für die Bejahung des öffentlichen Interesses an der Unterschutzstellung. Aus diesem Grund wäre es auch nicht willkürlich im Sinne von <ref-law>, wenn die Vorinstanz die Erkennbarkeit der Schutzwürdigkeit für den "Normalbetrachters" nicht gewürdigt hätte, wie dies vom Beschwerdeführer behauptet wird. Dieser Einwand ist aber schon deshalb unbehilflich, weil die Vorinstanz nachvollziehbar dargelegt hat, dass der innere Gebäudering des historischen Siedlungskerns auch für einen nicht fachkundigen Betrachter hinreichend erkennbar ist.
6.3.3 Soweit der Beschwerdeführer mit seinem Einwand, es handle sich beim Gebäude an der Bachtelstrasse 1 nicht um einen wichtigen Zeitzeugen, es sei schlecht erhalten und bezüglich des Inneren der Liegenschaft könne nicht von einer Ausstattung gesprochen werden, welche für die Allgemeinheit von grosser Bedeutung sei, rügen will, dass hinsichtlich der angeordneten Schutzmassnahmen, welche das Gebäudeinnere betreffen, kein öffentliches Interesse bestehe, vermag er damit ebenfalls nicht durchzudringen. Wie die Baurekurskommission unter anderem gestützt auf den durchgeführten Augenschein und zwei Fachgutachten nachvollziehbar ausgeführt hat, sind das Interieur der Bauzeit von 1831 in der von den Schutzmassnahmen betroffenen rechten Gebäudehälfte sowie ein Kachelofen bewahrt geblieben und weist das Gebäude eine hohe Qualität der Architektur und eine gute Bausubstanz auf.
6.4 Die Vorinstanz durfte nach dem Gesagten, ohne Bundesrecht zu verletzen, davon ausgehen, für die vom Stadtrat angeordneten Schutzmassnahmen bestehe ein öffentliches Interesse.
7. Der Beschwerdeführer macht weiter geltend, die angeordneten Massnahmen seien nicht verhältnismässig, weil die ihm entstehenden Nachteile schwerer ins Gewicht fielen als das öffentliche Interesse an der Unterschutzstellung.
7.1 Denkmalschutzmassnahmen müssen nach dem Grundsatz der Verhältnismässigkeit für das Erreichen des im öffentlichen Interesse liegenden Ziels geeignet, notwendig und dem Betroffenen zumutbar sein. Ein durch Schutzmassnahmen verursachter Grundrechtseingriff ist namentlich dann unverhältnismässig, wenn eine ebenso geeignete mildere Anordnung für den angestrebten Erfolg ausreicht. Ob eine aus Gründen des Denkmalschutzes erfolgende Nutzungsbeschränkung das dem Eigentümer zumutbare Mass überschreitet, ist einzelfallweise aufgrund der gesamten Umstände zu beurteilen. Dabei sind Rentabilitätsüberlegungen umso geringer zu gewichten, je schutzwürdiger eine Baute ist (<ref-ruling> E. 2c S. 222). Allerdings können rein finanzielle Interessen bei ausgewiesener Schutzwürdigkeit für sich genommen nicht ausschlaggebend sein (vgl. Urteile 1C_553/2010 und 1C_555/2010 vom 23. Februar 2011 jeweils E. 2.4; mit Hinweis).
7.2 Die Vorinstanz kam im angefochtenen Entscheid zum Schluss, der Schutzumfang und die konkret angeordneten Massnahmen seien verhältnismässig. Der festgelegte Schutzumfang sei massvoll. Das Innere des Gebäudes an der Weisslingerstrasse 14 sei vollständig zum Umbau freigegeben. Beim Gebäude an der Bachtelstrasse 1 sei, abgesehen von der primären Tragstruktur und der Raumdisposition, das Innere der linken Hälfte nicht von den Schutzmassnahmen erfasst. Die innere Raumaufteilung dieses Gebäudes erlaube eine den heutigen Anforderungen genügende Nutzung durch Wohnung, Büros, Therapieräume oder dergleichen. Das Gebäude sei mit der derzeitigen Raumaufteilung bewohnbar, im nördlichen Giebelbereich der Anbauten seien Umbauten möglich, ebenso gewisse Modernisierungen. Unabhängig davon, ob sich eine Tiefgarage trotz der angeordneten Massnahmen noch realisieren liesse, seien für allenfalls erforderliche Parkplätze auch andere Möglichkeiten denkbar. Allenfalls anfallende zusätzliche Kosten, verursacht durch etwaige mit einem Umbau verbundene Stützungsmassnahmen zur Erhaltung der schutzwürdigen Teile oder durch notwendige feuerpolizeiliche Massnahmen liessen die angeordneten Schutzmassnahmen nicht unverhältnismässig erscheinen. Selbst wenn sich unter Berücksichtigung der Sanierungskosten nur eine bescheidene Rendite erzielen liesse, sei die Unterschutzstellung nicht unverhältnismässig.
7.3 Mit diesen Ausführungen konnte die Vorinstanz die Verhältnismässigkeit der angeordneten Schutzmassnahmen bejahen, ohne damit Bundesrecht zu verletzten. Die umstrittene Unterschutzstellung ist geeignet, die beiden schützenswerten Gebäude zu erhalten. Die Eigentumsbeschränkung geht auch nicht weiter als es zur Erreichung der angestrebten Gebäudeerhaltung erforderlich ist. Weniger einschneidende Massnahmen, welche die schützenswerten Bestandteile der Liegenschaften bewahren könnten, sind nicht ersichtlich. Würde, wie der Beschwerdeführer eventualiter beantragt, lediglich die Westfassade der Liegenschaft an der Weisslingerstrasse 14 unter Schutz gestellt, liessen sich die im öffentlichen Interesse liegenden Schutzziele nicht erreichen. Soweit der Beschwerdeführer vorbringt, es sei wegen eines Kachelofens im Inneren des Gebäudes an der Bachtelstrasse 1 das ganze Gebäude unter Schutz gestellt worden, verkennt er, dass nicht nur der Kachelofen bewahrt geblieben ist, sondern das ursprüngliche Interieur der von den Schutzmassnahmen betroffenen rechten Gebäudehälfte, und dass das Gebäude eine hohe Qualität der Architektur und eine gute Bausubstanz aufweist.
Die Vorinstanz hat sodann nachvollziehbar dargelegt, dass die angeordneten Massnahmen für den Beschwerdeführer unter Berücksichtigung sämtlicher Umstände zumutbar sind. Etwaige mit einem Umbau verbundene zusätzliche Kosten für Stützmassnahmen oder Kosten für unter Umständen notwendige feuerpolizeiliche Massnahmen, ändern daran nichts. Das Gleiche gilt für den Umstand, dass mit der Unterschutzstellung der Bau einer Tiefgarage möglicherweise erschwert oder verunmöglicht wird, zumal die Vorinstanz aufgezeigt hat, dass für allenfalls erforderliche neue Parkplätze auch andere Lösungen denkbar sind. Wie die Vorinstanz sodann zutreffend dargelegt hat, wird dem Beschwerdeführer die Nutzung der Liegenschaften nicht verunmöglicht, und durch die Unterschutzstellung wird nicht ausgeschlossen, dass an den Objekten gewisse bauliche Veränderungen vorgenommen werden können. Davon, dass Investitionen in die Renovation der unter Schutz gestellten Gebäude sinnlos wären, weil keine kostendeckende Miete mehr verlangt werden könnte, ist nicht auszugehen und eine gewisse mit der Unterschutzstellung allenfalls verbundene Rendite-Einbusse für den Beschwerdeführer würde angesichts der ausgewiesenen Schutzwürdigkeit der beiden Gebäude nichts an der Zumutbarkeit der angeordneten Massnahmen ändern.
8. Es ergibt sich, dass die Beschwerde abzuweisen ist, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens trägt der Beschwerdeführer die Gerichtskosten (vgl. <ref-law>). Dem anwaltlich vertretenen Stadtrat Illnau-Effretikon ist keine Parteientschädigung zuzusprechen, da er in seinem amtlichen Wirkungskreis obsiegt (vgl. <ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 3'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, dem Stadtrat Illnau-Effretikon und dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 1. Abteilung, 1. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 1. April 2011
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Fonjallaz Mattle