Il palazzo di Francesco ed Enea Thiene ha vissuto una lunga vicenda costruttiva apertasi nel 1562 circa e continuata sino al secolo decimottavo.
La presenza di Palladio è universalmente accettata per quanto riguarda una fase iniziale dei lavori della fabbrica che venne però portata a termine dall'architetto Vincenzo Scamozzi. Tredici anni dopo la morte di Andrea, avvenuta nel 1580, l'edificio veniva ancora indicato come "non finito".
La facciata sul corso consta di due piani e di un piano attico. Il primo è caratterizzato da otto semicolonne di ordine corinzie e da un bugnato leggero. Il secondo ripropone le semicolonne di ordine corinzio e sette finestre a capitello con frontoncini alternati.
Al piano nobile della facciata rivolta verso il cortile, come evidenzia Remo Schiavo, "l'aerea loggia si apre al volo di un perfetto arco " e guarda il giardino. Il lato affacciantesi su piazza Castello denota la matrice scamozziana.
Gli interni conservano decorazioni ad affresco di Paolo Guidolini e Giacomo Chiesa.