Lo fece erigere dalla fondamenta il nobile Francesco Martinozzi a partire dal 1564, anno in cui gli fu concessa l’autorizzazione ad abbattere l’antica chiesa di San Maurizio per utilizzarne l’area. Della chiesa abbattuta restano tuttora tracce evidenti sulla parete esterna che delimita lungo via Arco d’Augusto il fianco settentrionale del palazzo. Qui infatti la costruzione non risulta essere stata eretta ex novo, ma utilizzando parte delle murature preesistenti, tamponandone le aperture (fra queste una monofora tribolata e una stretta apertura ad arco acuto simile alla cosiddetta “porta del morto”) e conservando incastonata un’interessante croce romanica in pietra. Più avanti, a delimitare lo spigolo posteriore di nordest, sopravvive la zona inferiore (quella superiore è solo un rifacimento moderno) di un’antica casa-torre medioevale. Una pura e semplice ipotesi che non trova alcun riscontro nei documenti è l’attribuzione del disegno della bella facciata a Jacopo Sansovino: facciata che solo nel 1937 ha potuto emergere in tutta la sua severa monumentalità in seguito all’apertura del piazzale degli Avveduti. Ai lati stanno le robuste fasce verticali dei due spigoli a bugnato, raccordate a metà dalla ben evidenziata fascia marcapiano, orizzontalmente tesa a suddividere la zona inferiore da quella superiore, conclusa questa dal raffinato cornicione a mensole binate.
Al centro della zona inferiore domina il bel portale, caratterizzato dal motivo squisitamente rinascimentale dell’incorniciatura a punte di diamante e dalle strette paraste scanalate. Il tutto in pietra arenaria, come le altre parti ornamentali simmetricamente distribuite: dalle incorniciature delle nove grandi finestre con timpani triangolari e arcuati, ai cinque caratteristici finestrotti ad apertura ottogona del sottotetto.
Attraverso il nudo androne voltato a botte si accede al portico che caratterizza il lato d’ingresso del raccolto cortile con due pilastri cruciformi che fanno da sostegno alle arcate delle tre campate a crociera. Tutto il resto risulta purtroppo rifatto in seguito ai danni recati al fabbricato dai bombardamenti del 1944. Degli ambienti interni solo parte di quelli della zona anteriore conservano le originarie volte a padiglione o a crociera e bei portaletti in pietra. Ben conservati sono invece i locali sotterranei, caratterizzati da robuste volte a mattoni e con accesso separato da via Arco d’Augusto. L’iscrizione posta sulla facciata ricorda che della nobile famiglia Martinozzi fece parte quella Laura (figlia del conte Girolamo e di Margherita Mazzarino sorella del celebre cardinale) che, andata sposa al duca Alfonso d ‘Este nel 1655, diede i natali a Beatrice, consorte di Giacomo II Stuart re d’Inghilterra.
