Un primo edificio fu realizzato alla metà del Seicento per volontà del vicentino Giovanni Maria Bertolo, nel 1720 la proprietà venne ceduta alla famiglia Valmarana che tuttora la possiede. Nel 1736 Giustino Valmarana incaricò Francesco Muttoni del restauro della villa e della costruzione delle imponenti scuderie, e Giambattista Tiepolo dei meravigliosi affreschi a soggetto mitologico. Alla fine del Settecento il giardino divenne un vero orto botanico grazie alla passione di Elena Garzadori Valmarana, che vi coltivò piante e fiori rari.