Ancien siège des appartements des évêques, l’actuel musée diocésain couvre une superficie de plus de 2 000 m², comprenant le grand Salone dei Vescovi (des évêques) à l’étage noble (premier étage), dans lequel on trouve les portraits des cent premiers évêques de Padoue, la chapelle dédiée à Santa Maria degli Angeli et la salle de réception dédiée à San Gregorio Barbarigo.
Les origines du palais remontent à 1309, quand le complexe préexistant a été doté d’une grande salle de réception, le Salone.
Au XVe siècle, les bâtiments médiévaux ont été transformés en une magnifique résidence de la Renaissance. L’évêque Pietro Barozzi, humaniste cultivé et pasteur attentif de son diocèse, est à l’origine de l’extraordinaire décoration de la salle. Il a commandé les portraits des cent premiers évêques de Padoue à Bartolomeo Montagna, originaire de Vicence. Le plafond actuel porte les armoiries du pape Clément XIII, alors encore Carlo Rezzonico, évêque de Padoue de 1743 à 1758. La charmante chapelle de Santa Maria degli Angeli a été construite par Lorenzo da Bologna, l’architecte le plus connu de la ville. Les fresques se concentrent sur le Credo des Apôtres et célèbrent la rédemption du Christ et l’apostolicité de l’Église. La pièce maîtresse de la chapelle est le triptyque représentant une délicate Annonciation.
Dans le Tinello dei Dottori, une salle aujourd’hui dédiée à saint Grégoire Barbarigo, l’évêque remettait des diplômes aux étudiants, exerçant ainsi le rôle de chancelier de l’Université. Les traces de la décoration du XVe siècle confiée par Pietro Barozzi à Jacopo da Montagnana et à ses collaborateurs sont encore bien visibles : le plafond à caissons et la Résurrection du Christ, qui font probablement partie d’une décoration plus importante aujourd’hui perdue. Un certain nombre de manuscrits et d’incunables de la bibliothèque du chapitre sont périodiquement exposés dans cette salle.
Les espaces de la belle cave voûtée sur piliers sont aujourd’hui utilisés pour des expositions temporaires.
