Non è ancoro noto l'anno in cui iniziarono i lavori di costruzione della nuova dimora signorile che i Pojana commissionarono ad Andrea Palladio.

Probabilmente il palazzo che possedevano in paese e quello nella corte castellana non erano più in grado di rappresentare la famiglia tanto da far optare per l'edificazione di una nuova residenza, che sarebbe stata insediata nel luogo in cui forse sorgeva il primo castello distrutto nel 1240 e per la quale avrebbero potuto essere impiegati diversi elementi provenienti dai vecchi palazzi. Certo è che nel 1563 in villa Pojana erano stati ultimati i pavimenti in "battuto" alla veneziana ed era già terminato buona parte del programma di affreschi. La fabbrica palladiana si presenta come un unicum nel programma del Maestro, tanto da dare non poche difficoltà per un suo collegamento cronologico all'interno del corpus dell'intera sua opera. Non esiste uno schema che possa essere applicato alla ville di Palladio per identificarle; Pojana infatti con l'articolazione dei suoi fronti esula completamente dalle soluzioni adottate per le altre dimore di villa.

I fronti anteriori e posteriori sono infatti puntualizzati da un corpo mediano leggermente aggettante e sottolineato dal motivo della serliana che intaglia e trafora la liscia parete concludendosi con un doppio arco che racchiude cinque oculi, motivo che ricorda il ninfeo di Gennazzano di Bramante. La serliana è sorretta da pilastri quadrati anziché da colonne (come previsto nel disegno autografo).

Sul fronte posteriore la serliana è cieca ed ancora più essenziale e le numerose finestre compromettono in parte l'unitarietà della facciata. Ciò evidenzia un modo di operare non raro in Palladio: di fronte alla necessità di illuminare ogni ambiente l'architetto non esita nella costruzione di nuove aperture sacrificando l'istanza estetica alle più importanti esigenze funzionali.

Dal punto di vista planimetrico gli spazi interni si distribuiscono attorno al salone centrale a cui si accede dall'elegante loggia di facciata coperta al centro da volta a crociera ed ai lati da volta a botte. Il salone mediano e le sale quadrate agli angoli della villa presentano un soffitto con volta a padiglione, mentre nei camerini è riproposto il motivo visto nell'atrio d'ingresso.

Il programma scultoreo e pittorico viene meglio compreso se si ricorda la tradizione della famiglia Pojana partecipe ad imprese militari e con una particolare attitudine per l'arte della guerra. Nella villa infatti sembra dominare un programma decorativo che celebra la gloria militare. Nella loggia d'ingresso vediamo dominare sopra la porta di accesso il busto di Bonifacio Pojana (il committente) in costumi di età classica, opera dello scultore e stuccatore Bartolomeo Ridolfi. Nella sala degli Imperatori (affreschi di Anselmo Canera e Bernardino India) ritorna lo stesso programma: sulle pareti, ritmate da colonne ioniche, le figure monumentali degli Imperatori mentre nei riquadri della volta a padiglione sono raffigurati i trionfi di Cesare con al centro l'immagine dell'Olimpo.

Non a caso il professor Michelangelo Muraro, che intuì e continuò a studiare la civiltà delle ville venete, denominò quella di Pojana come "la villa del Guerriero". Altro tema celebrato nel programma pittorico riguarda la Fecondità (nello stanzino de-corato a grottesche) argomento a cuore del committente che era giunto a cambiare testamento per essere maggiormente sicuro che le sue proprietà andassero ad eredi del suo stesso sangue. Infine, nell'atrio, appare il tema della Fortuna, dea bendata che elargisce ricchezze, considerate indispensabili perché la famiglia potesse continuare a godere di onore e virtù.

Il complesso della villa, previsto da Palladio costituito da due ali di porticati che piegandosi ad angolo retto partivano dal corpo centrale raggiungendo la strada, non è mai stato realizzato, o meglio viene realizzato solo in parte con la costruzione dell'ala sinistra in periodo molto più tardo (1615) e probabilmente con tutta una serie di alterazioni. Non si sa se questa barchessa raggiungesse la villa, forse diverse operazioni di demolizione e costruzione hanno condotto all'attuale assetto, in cui il raccordo fra villa e porticato è costituito da un basso fabbricato ottocentesco che s'innesta sulla costruzione muttoniana del '700 costruita in adiacenza al fronte sinistro della villa.