Dzieje Zleceniodawcą Villi Rotonda był ksiądz Paolo Almerico, kanonik i referendarz Kurii Rzymskiej na Watykanie w okresie pontyfikatu papieży Piusa IV i Piusa V. Po przejściu na emeryturę postanowił wrócić do swego rodzinnego miasta Vicenza, należącego wówczas do Republiki Weneckiej i w 1565 roku polecił zbudować rezydencję. Prace architektoniczne zlecono Andrei Palladio, który wybrał rzymski Panteon jako wzorzec ideowy i formalny dla Villi Rotonda.
W przeciwieństwie do innych budowli Palladia, które sytuowano głównie w obszarze zurbanizowanym, Villa Rotonda powstała z dala od zabudowań Vicenzy na niewysokim wzgórzu. Prace budowlane rozpoczęto w roku 1567. Zanim prace ukończono, Palladio oraz właściciel rezydencji Paolo Almerico zmarli. Po roku 1580 (data śmierci Palladia) prace powierzono Vincenzo Scamozziemu, który częściowo zmodyfikował projekt Palladia. Scamozzi zmienił układ centralnej sali, której wysokość objęła dwie kondygnacje. Półkolistą kopułę projektu Scamozzi zastąpił bardziej płaskim nakryciem centralnej sali, pośrodku której usytuowano duży, okrągły oculus.