Вілла створена для майбутнього дожа Венеції — Альвізе Пізані (1664—1741), звідси її назва. Для будівництва обрали містечко Стра. Проект — архітекторів Джироламо Фріджимеліка та Франческо Марія Преті. В Італії ще панував стиль бароко, але в районі Брента було багато заміських палаців венеціанськиж вельмож в стилі палладіанства, побудованих за проектами самого Андреа Палладіо та Вінченцо Скамоцці. Тому в архітектурі вілли Пізан і переважають риси класицизму, незважаючи на наявність барокових деталей на фасадах та садово-паркової скульптури в стилістиці бароко, стінописів — в стилі рококо.

Будівництво розпочали у 1721 р. Первісна кількість зал дорівнювала 114, потім була збільшена до 168. В часи військового захоплення Венеції Наполеоном Бонапартом, той придбав віллу у родини Пізані для свого пасинка — Ежена де Богарне, якого зробив віце-королем Італії. У 1814 р. після військової поразки Наполеона вілла Пізані перейшла у власність Габсбургів і її роблять курортом для аристократів Європи. Серед відвідувачів курорту — * Карл IV Іспанський

З 1866 р., після об'єднання італійських князівств і єдину державу, вілла Пізані стала державною власністю. З 1884 року тут створили музей.