Commissionato dai fratelli Pisani, l'edificio venne edificato nel 1556 su fabbriche preesistenti. Di architetto ignoto, la tradizione lo attribuisce a Michele Sanmicheli, mentre il Dalla Pozza ad Andrea Palladio impegnato in quegli anni nella fabbrica di villa Pisani a Bagnolo, nonostante le valutazioni stilistiche non convalidino nessuna delle ipotesi sopra menzionate. L'edificio si compone di due parti: una centrale e due ali laterali edificate nel '700. Il corpo abitativo è sviluppato su quattro piani, di cui due nobili, aspetto raro per l'architettura del tempo, e racchiuso dal bugnato rustico che ne sottolinea gli spigoli. L'accesso alla piazza da via Roma, avviene varcando il fornice a bugne rustiche, che occupa due piani dell'intero palazzo. Il portale è sovrastato da una duplice trifora arcuata con bugnato gentile al piano nobile; decorazione che continua nelle cornici marcapiano e nelle balaustrine del piano superiore. La monumentale gradinata balaustrata a triple rampe permette l'ingresso immediato al piano nobile, sul lato nord del palazzo. Proseguendo la salita con lo sguardo, possibile notare come ogni piano sia marcato da una doppia fascia basamentale alle finestre. I due stemmi al piano nobile si riferiscono alla città di Lonigo (leone rampante) ed alla Repubblica di Venezia.
Sulla sommità del palazzo campeggiano due comignoli perfettamente uguali nelle facce rivolte verso le due piazze. Le due ali riprendono motivi della facciata, ripetendo ampi archi accecati al piano terra e una balaustra sulla facciata nord del palazzo con complementi settecenteschi, come certe cornici lapidee dei piani superiori, la balaustra presente nella facciata meridionale, i balconcini ricurvi che poggiano su mensoloni ubicati sulle pareti esterne della due torrette. Particolarmente interessante è la vera da pozzo, coeva al palazzo stesso, che si può osservare nel lato ovest verso la piazza. Ricavata da un monolito, poggia su due gradini mentre due colonne tuscaniche sostengono l'architrave decorata e la cimasa, costituita da due volute e una guglia.
L'interno del palazzo è raggiungibile, oltre che dalla monumentale scalinata, anche da una piccola scala ubicata sotto il portico. Raggiunto il piano nobile, le volte si presentano a botte o a crociera, ma di fattura modesta, soprattutto nel mezzanino. Il salone d'onore ha soffitto con travi dipinte e quattro porte che conducono ad altrettante stanze presumibilmente affrescate, anche se di ciò rimane poca cosa se non in qualche camerino. Nel settecento, le porte vengono rese più maestose con l'aggiunta di robusti timpani marmorei sostenuti da monocrome figure; oltre al rifacimento estetico di queste ultime, nel diciottesimo secolo, il piano nobile viene riaffrescato, riproducendo rovine classiche e temi prettamente rinascimentali.
