Il primo palazzo del potere ducale risale al IX. secolo, quando Angelo Partecipazio spostò la sede del governo dall'isola di Malamocco nella zona dell'odierno Rialto. Non si ha notizie certe di come fosse stata questa costruzione che sorgeva al posto del Palazzo, ma era una sorte di fortezza con dei muri e torre massicci. Era isolato da un canale e qui trovavano posto uffici pubblici, il palazzo di giustizia e le carceri, l’abitazione del Doge, scuderie, armerie e altro ancora.
La sua forma che conosciamo oggi gli è stato dato durante il XIV e XV secolo e oggi l'edificio è l'esempio più rappresentativo e suggestivo della gotica veneziana, anche se era in continua trasformazione anche durante i secoli successivi, con degli interventi di allargamento, restauro ed abbellimento. Antonio da Ponte ed Andrea Palladio in quanto architetti, Tiziano e Veronese in quanto pittori vennero chiamati per i lavori dell'interno. La Porta della Carta, opera di Bartolomeo Bon porta al Cortile monumentale in stile bizantino-rinascimentale, eseguito nel 16-17 secolo, molto elegante, solenne e magnifico.
Qui troviamo la Scala dei Giganti di Antonio Rizzo, simbolo per eccellenza del Regno della Repubblica. I due giganti di Sansovino che affiancano lo scalone sono Marte e Nettuno che rappresentano l'onnipotenza, sulla terra e sul mare, della Serenissima. Qui, su questo scalone, che porta alla loggia interna del piano nobile, dava luogo all'incoronazione ducale. Sul piano delle loggie trovavano spazio una serie di ambienti minori destinati all'amministrazione e ai servizi del palazzo, oltre alla Cancelleria Ducale Inferiore, parte dell'archivio. Qui si trova inoltre la Sala dei Censori, con i dipinti di Tintoretto e la Sala dell'Avogaria de Comùn (avvocati destinati al comune) che danno accesso al Ponte dei Sospiri.
Sul primo piano, al quale si accede attraverso la Scala d'Oro, erano situati gli appartamenti ducali e altre sale. La Sala del Maggior Consiglio è la sala principale del Palazzo, situata sull'angolo tra il molo e la piazzetta, di dimensioni notevoli, 53 per 25 m e di 12 m di altezza: doveva accogliere i membri del Consiglio Maggiore, che erano più di 1200 persone. La sala venne decorata da Veronese, Tintoretto, Palma il Giovane. L'intera parete di fondo, dietro al trono il Paradiso rappresenta la più grande tela al mondo, è opera di Tintoretto.