E' una delle ville più caratteristiche di Andrea Palladio. Villa Pojana fu commissionata intorno al 1540 da Bonifacio Poiana, rappresentante di una famiglia vicentina che, per i servigi resi alla Repubblica di Venezia ai tempi della Guerra della Lega di Cambrai, ebbe assegnata una vastissima tenuta in queste fertili campagne.
La villa fu terminata nel 1563, quando è stata compiuta la decorazione interna eseguita per mano dei pittori Bernardino India (grottesche) Anselmo Canera (Sala dell’Imperatore) e dello scultore Bartolomeo Ridolfi (camini e stucchi). Sia nei Quattro Libri sia nei disegni autografi palladiani, la villa viene sempre trattata come parte di un globale progetto di riorganizzazione e regolarizzazione dell'area attorno ad ampi cortili. Di tale progetto tuttavia è stata costruita solamente la lunga barchessa a sinistra della villa, con capitelli dorici ma intercolumni tuscanici.
La villa si presenta in fondo ad una corte, sopraelevata su un basamento contenente ambienti di servizio.
La facciata anteriore, priva di qualsiasi elemento decorativo, è articolata nella parte centrale che sporge leggermente rispetto alle due laterali ed è segnata in modo caratteristico da una serliana a doppia ghiera con cinque tondi, che introduce a una loggia, secondo uno schema che il Palladio ha mutuato dal Bramante (1444-1514). Le parti laterali sono perforate da tre finestre posizionate simmetricamente in corrispondenza di ciascun piano sul quale si eleva il corpo della villa.
Al centro del timpano, i cui vertici sono sormontati da tre statue, che rappresentano la Pittura, la Scultura e l'Architettura, è ancora possibile intravedere il segno di una grande apertura dove gli stemmi araldici in pietra della famiglia Pojana avrebbero dovuto essere posizionati, come un tempo era stato previsto dal progetto. La parete è ancora oggi ornata da un reticolo inciso sull'intonaco.
Da notare la quasi totale assenza di elementi architettonici in pietra, come capitelli e trabeazioni, probabilmente per contenere i costi di costruzione.
La facciata posteriore ripropone lo schema della facciata anteriore; se da una parte le numerose finestre tolgono all'opera parte della sua unità strutturale, dall'altra tutto risponde ad esigenze di ordine pratico poiché esse permettono alla luce di invadere gli spazi interni. Anche su questa facciata la serliana ha funzione decorativa.
Lungo una grande scalinata dove sorgono due statue di Antonio Albanese raffiguranti Giove e Nettuno e che risalgono all'anno 1658, si accede alla loggia, decorata con affreschi di uno stile commemorativo e moralistico. Sul portale c'è il busto di Bonifacio Pojana, sopra al quale si trovano gli stemmi e i trofei militari; di fronte, gli stemmi della famiglia Da Porto, alla quale apparteneva Piera, la donna di Bonifacio.
Gli spazi interni sono strutturati secondo un sistema simmetrico: l'ingresso rettangolare, l'ampia sala centrale, due ripostigli, due sale quadrate e, per ultime, le due sale rettangolari. La loro tipologia può essere paragonata a quella delle strutture termali dei Romani
All'esterno dell'edificio non resta più nulla del giardino che ornava i dintorni della villa dove Bonifacio, secondo Palladio, "non mancò di realizzare tutti gli ornamenti e tutti i confort possibili per rendere questo luogo bello, piacevole e confortevole".
