Il a fallu 58 ans pour achever ce magnifique palais baroque. Construite pour la famille Pesaro, elle est le chef-d'œuvre de Baldassarre Longhena, qui y a travaillé jusqu'à sa mort en 1682. Antonio Gaspar a ensuite repris le projet de Longhena et a achevé la structure en 1710.
Au XXe siècle, la duchesse de Bevilacqua La Masa a laissé le palais à la ville pour exposer les œuvres de jeunes et nouveaux artistes de Vénétie. Le bâtiment a plutôt été utilisé par la ville pour abriter la galerie d'art moderne, fondée en 1897, et la collection orientale donnée à la ville par le prince de Bourbon.
Aujourd'hui, la Ca' Pesaro abrite une exposition permanente d'œuvres d'artistes tels que Bonnard, Matisse, Mirò, Klee, Klimt et Kandinsky, ainsi que des œuvres d'artistes italiens des XIXe et XXe siècles.