La Loggia e l' Odeo Cornaro sono quanto rimane di un più ampio complesso di edifici e giardini, tra le massime testimonianze del rinascimento padovano ed espressione degli interessi culturali del suo ideatore: Alvise Cornaro (Venezia, 1480/84 - Padova, 1566).
Studioso di idraulica e imprenditore agricolo, il Cornaro fu teorico dell'architettura, promotore delle arti figurative e mecenate degli artisti chiamati a lavorare nella sua "corte", ritrovo privilegiato dei più illustri protagonisti della vita intellettuale cittadina.
La Loggia, datata 1524, venne eretta su progetto dell'architetto veronese Giovanni Maria Falconetto, legato al Cornaro da amicizia e dal comune interesse per l'antichità classica.
Appositamente ideata per rappresentazioni teatrali sulla scia del crescente interesse umanistico per il teatro antico, essa costituisce la prima concreta realizzazione in terra veneta della frons scenae di epoca romana, ossia la scena a portico su base rialzata, scandita da arcate e pilastri compositi, ornata con fregi e chiusa da un fondale rappresentativo.

Realizzata in pietra di Nanto, la Loggia mostra particolari decorativi desunti direttamente dall'arte antica come il motivo a metope e triglifi dell'architrave o la Vittoria alata sopra l'arcone centrale, presentando nel piano superiore, innalzato dopo il 1524, una serie di finestre cieche a timpano triangolare in cui trovano posto le statue di Diana, Venere Celeste e Apollo. Sul suo sfondo, Angelo Beolco detto il Ruzante recitava le sue commedie alla presenza del mecenate Alvise.La volta della Loggia ospita, entro cornici geometriche, una serie di stucchi e pitture con figure mitologiche, il cui significato allegorico risulta ancora oscuro. L'identità  degli autori di tali scene è sconosciuta, ma si può ipotizzare che fossero artisti di formazione romano - mantovana come provano le scelte stilistiche e iconografiche.

Risale invece verosimilmente al 1530 la costruzione dell'Odeo, luogo deputato alla musica e alle conversazioni erudite. La facciata, di semplice struttura, si articola in due piani; quello terreno è animato da una nicchia centrale fiancheggiata da finte finestre che ospitano due rilievi figurati rappresentanti le allegorie del Sole-Giorno (a sinistra) e della Luna-Notte (a destra), mentre quello superiore presenta un loggiato coperto da volta a botte.
La volta ad ombrello, nel vano centrale dell'Odeo, mostra splendide decorazioni a grottesche su fondo chiaro, primo esempio a Padova di questo motivo diffusosi a Roma e Mantova nella prima metà del Cinquecento a seguito alla scoperta della Domus Aurea di Nerone.
Tali affreschi sono stati attribuiti a Gualtiero Padovano, artista che, ispirandosi alle incisioni di Domenico Veneziano e alle decorazioni a grottesche di Polidoro da Caravaggio nelle stanze Vaticane, rimane aderente alla tradizione romana nel proporre il motivo a candelabro, animato da putti, satiri, vasi e figure incappucciate di indovini, una simbologia probabilmente legata alla pratica alchimistica e o ai riti del mondo contadino.

Nelle sale attigue si aprono ariosi paesaggi attribuiti a Lambert Sustris, artista originario di Amsterdam ma operante, a partire dal terzo decennio del XVI secolo, a Roma, Venezia e Padova; è ipotizzabile che gli stucchi siamo opera dei figli del Falconetto e soprattutto di Tiziano Minio, scultore attivo nell'Odeo negli anni compresi fra il 1534 e il 1537.