Były to rezydencje i budynki użyteczności publicznej, w tym pałace miejskie: Barbaran da Porto, Chiericati, Thiene, Porto, Valmarana, wille (pałace, rezydencje podmiejskie): Villa Capra zwana Villa Rotonda w Vicenzy czy Villa Foscari (zwana "la Malcontenta") w Mira koło Wenecji.
W okresie od 1560 do 1580 Palladio zbudował kilka kościołów w Wenecji, w tym: San Francesco della Vigna, San Giorgio Maggiore i Il Redentore. W 1567 zbudował drewniany (z galerią krytą dachem) most w Bassano del Grappa nad rzeką Brentą (odbudowany po zniszczeniach II wojny światowej). Ponadto zbudował murowany ceramiczny most wsparty na kamiennych kolebkach nad rzeką Tesiną w Torri di Quartesolo w 11 lat od pierwszych szkiców w 1569 r. (most wzorowany na antycznych konstrukcjach rzymskich). Jego ostatnim dziełem był Teatro Olimpico w Vicenzy, ukończony w pięć lat po śmierci architekta, w 1585.
Jako wczesny nowożytny architekt zawarł w formie traktatu i stosował systemowe zasady organizacji i projektowania przestrzeni rezydencjonalnych. Był pod wpływem architektury i starożytnej sztuki rzymskiej, wykorzystywał rozwiązania stosowane w budowlach antycznych.
Jest autorem traktatów o architekturze. Jego Cztery księgi o architekturze (wł.