Il Palazzo di Venezia (o Palazzo Venezia, o Palazzo Barbo) fu costruito come propria residenza dal cardinale veneziano Pietro Barbo che nel 1464 divenne papa con il nome di Paolo II.
L'edificio fu realizzato fra il 1455 e il 1464 ed ampliato nel 1468. Negli anni successivi furono realizzate la sala del Mappamondo (1467), la nuova facciata (1491) e la Sala Regia (1504).
Nel 1564 Pio IV cedette il palazzo alla Repubblica di Venezia come ambasciata, nel 1797 l'edificio passò alla Francia e nel 1814 all'Austria.
Confiscato dal governo italiano nel 1916, divenne sede di musei ma dal 1929 al 1943 ospitò il Gran Consiglio del governo fascista.
L'aspetto della facciata su Piazza Venezia è quello conferito dal restauro del 1859, quando tutte le finestre furono rifatte per renderle omogenee. La torre che sovrasta il palazzo fu costruita in due fasi fra il 1456 e il 1546 incorporando la medievale Torre della Biscia.
La facciata lungo via del Plebiscito fu completata nel 1491, presenta un bel portale con semicolonne corinzie dal quale si accede al giardino interno con la fontana con gruppo dello Sposalizio di Venezia con il mare opera di Carlo Monaldi.
All'interno del palazzo, nei locali dell'appartamento Cybo e del Palazzetto Venezia, si trova il Museo di Piazza Venezia.