Comme pour la villa Pisani, la planimétrie de la villa Cornaro est organisée autour d'une grande pièce, avec quatre colonnes libres, un salon, à proprement parler, compte tenu de sa position centrale. Son accès se fait par un étroit vestibule, côté façade principale et à partir de la loggia, côté façade postérieure.
Les deux niveaux de la villa sont reliés par d'élégants escaliers jumeaux situés de part et d'autre de la loggia donnant sur le jardin ; ils séparent nettement le domaine réservé à la représentation, situé au rez-de-chaussée où les hôtes et clients sont accueillis et celui réservé à l'habitation, situé à l'étage, comprenant les deux appartements des époux Cornaro.
L'extraordinaire pronaos à deux ordres superposés, en nette saillie, est le reflet de la solution palladienne de la loggia du palais Chiericati à Vicence, achevée dans les mêmes années, avec le mur latéral percé par un arc, une garantie de la solidité de la structure, selon l'exemple antique du portique d'Octavie à Rome. Il faut du reste considérer que le thème de la double loggia ornant une façade est aussi fréquent dans les constructions gothiques lagunaires, comme les colonnes libres soutenant les plafonds des salons des grandes Écoles de Venise. Pour Palladio, il s'agirait donc d'une sorte de "traduction en latin" des thèmes traditionnels vénitiens.