En 1739 Gregorio Barbarigo, después de contraer matrimonio con Caterina Sagredo, decidió embellecer el palacio, encargando los trabajos de decoración a los artistas Giambattista Tiepolo, Francesco Fontebasso, Gerolamo Mengozzi Colonna y Carpoforo Mazzetti que realizaron pinturas al fresco y esculturas en todas las estancias.
Desde 2005 la asociación cultural "Musica a Palazzo" utiliza la planta noble para representaciones de ópera.
En la fachada principal, orientada al Gran Canal, destaca en la planta noble una polífora de tres aberturas con arco apuntado a cuyos lados se sitúan asimétricamente tres monóforas.
En el interior, son interesantes los estucos en estilo rocaille realizados por Carpoforo Mazzetti en el dormitorio principal, con figuras de amorcillos y querubines y espejos, así como los que elaboró para el comedor.
Igualmente destacan los frescos de Giambattista Tiepolo en la sala que actualmente lleva su nombre.