Si attribuisce a Palladio la fase iniziale dei lavori, quella successiva e di completamento è di Vincenzo Scamozzi.

A tredici anni dalla morte di Palladio (1580), il palazzo risulta ancora non finito: i lavori iniziano nel 1586 e vengono terminati dal nipote di Francesco Thiene, Enea Thiene, nei primi del seicento; questo palazzo venne poi acquistato, nel 1835, da Lelio Bonin Longare, ecco perché prese tal nome.

La facciata si presenta con due piani ed un attico sovrastante; il primo piano è caratterizzato da un bugnato e da otto semi colonne di ordine corinzio, che si ripropongono al piano superiore, intervallate da sette finestre, che alternano i frontoncini triangolari.

Il palazzo dispone di un atrio profondo dal quale si accede alle varie stanze: è curioso notare che le stanze, il cui accesso si trova sulla destra entrando, riutilizzano murature pre-esistenti, risultando quindi irregolari, mentre quelle a sinistra appaiono perfettamente regolari, frutto quindi di un’innovazione successiva.

Analizzando la realizzazione dell’edificio si possono notare gli elementi palladiani e quelli scamozziani: ad esempio la loggia a doppio ordine sul cortile è opera di Palladio, mentre il fianco potrebbe essere dello Scamozzi.