Bellissima opera di Andrea Palladio, che non la vide compiuta, ha molte analogie con la Chiesa del Redentore. L’interno, a croce latina con tre navate, conserva opere di grandi maestri quali J. Tintoretto, J. Palma il Giovane, V. Carpaccio. Di particolare interesse il Presbiterio con due capolavori di J. Tintoretto: L’Ultima Cena e Il Cader della Manna.

In sostanziale continuità con la progettazione del refettorio, a pochi anni di distanza Palladio affronta la costruzione della grande chiesa del convento, senza dubbio il suo cantiere più complesso e difficile dai tempi delle Logge della Basilica vicentina. Le grandi ricchezze del monastero e della potente Congregazione di Santa Giustina dettano la scala dell’intervento; le precise indicazioni liturgiche e le tradizioni dell’Ordine determinano la scelta della pianta longitudinale, nonché la presenza di coro, presbiterio, crociera, navata e cupola. Tra il novembre 1565 e il marzo 1566, il progetto di Palladio viene trasposto in un modello che impressiona profondamente Giorgio Vasari in visita a Venezia. 

Nel gennaio dell’anno successivo si stipulano i contratti con gli scalpellini e i muratori che devono seguire i profili e le misure indicate da Palladio. Nel 1576 è finita la struttura generale. Molti anni dopo, tra il 1607 e il 1611, si realizza anche la facciata attuale, che tuttavia studi recenti stanno dimostrando lontana dall’originaria volontà palladiana. Come già Leon Battista Alberti cento anni prima, così Palladio prende a modello i grandi edifici termali romani antichi. Nella planimetria si possono leggere con chiarezza le quattro entità spaziali chiamate da Palladio a comporre il corpo dell’edificio. Alla navata principale voltata a botte e controventata da tre volte a crociera — un vero e proprio frigidarium delle terme romane — segue l’improvvisa espansione laterale delle absidi e verticale della grande cupola su tamburo; a quest’ultima Palladio affianca lo spazio estremamente studiato del presbiterio dal quale, attraverso una transenna di colonne, è visibile il coro che si pone come un interno-esterno, quasi la transenna fosse il pronao di una villa attraverso il quale osservare il paesaggio. 

La sequenza degli spazi corre lungo un asse centrale molto marcato che garantisce la continuità e il trapasso da una zona della chiesa a un’altra. Nei dettagli dell’ordine Palladio ricerca la massima varietà, rifiutando soluzioni facili e prevedibili; una grande enfasi è data alla forza plastica delle membrature: le semicolonne sono enfiate oltre il diametro e i pilastri sono molto sporgenti; vi è una forte ricerca di continuità verticale negli elementi dell’ordine. L’esito è un edificio grandioso, che fa rivivere l’emozione spaziale delle realizzazioni romane antiche.