Il primo documento in cui si nomina la “casa caminata dei Canonici” risale al 1187. Questo nome fu dovuto alla presenza di camini all'interno dell'edificio, in cui vivevano in comunità i canonici, i quali seguivano la regola di Sant'Agostino con voti di povertà, obbedienza e castità.
Nel corso dei secoli il Palazzo cadde in rovina, fino al restauro del 1530 ad opera di Paolo Godi.
La facciata principale presenta diversi stili architettonici, a causa degli interventi che si sono susseguiti nel tempo. L'ultimo piano, il più antico, presenta uno stile gotico; il piano centrale presenta invece gli interventi eseguiti nel restauro del '500; il pianterreno risale invece al 1700.
Sulla facciata, all'altezza del primo piano, si osservano gli stemmi delle famiglie e delle istituzioni presenti un tempo nel territorio.
La planimetria si ripete su tutti e tre i piani dell'edificio: un salone centrale con travi in legno sul soffitto e stanze ai lati.
Il salone centrale del primo piano presenta due affreschi recentemente ritoccati, che raffigurano gli stemmi delle famiglie Corner e Pojana.
Gli scantinati del Palazzo vennero utilizzati in passato come cantina, come testimoniano le porte deformate attraverso cui far passare le botti.
Al di sopra del secondo piano si ha poi la loggetta, da cui è possibile osservare il centro del paese e i Colli Berici.
Palazzo dei Canonici ospita al suo interno la Biblioteca Civica di Barbarano ed è sede di mostre temporanee ed eventi culturali.