Se necesitaron 58 años para completar este magnífico palacio barroco. Construida para la familia Pesaro, fue la obra maestra de Baldassarre Longhena, que trabajó en ella hasta su muerte en 1682. Antonio Gaspar tomó entonces el diseño de Longhena, y terminó la estructura en 1710.
En el siglo XX, la duquesa de Bevilacqua La Masa dejó el palacio a la ciudad para exponer las obras de jóvenes y nuevos artistas vénetos. En cambio, el edificio fue utilizado por la ciudad para albergar la Galería de Arte Moderno, fundada en 1897, y la Colección Oriental donada a la ciudad por el Príncipe de Borbón.
En la actualidad, Ca' Pesaro alberga una exposición permanente de obras de artistas como Bonnard, Matisse, Mirò, Klee, Klimt y Kandinsky, así como obras de artistas italianos de los siglos XIX y XX.