À droite de la cathédrale, le palais était la somptueuse résidence que Pie II s'était fait construire par Rossellino pour ses visites dans la ville. La façade en bossage sur trois étages est évidemment redevable de l'architecture privée florentine et en particulier du palais Rucellai à Florence. Sur le côté sud du palais et accessible depuis la cour intérieure, s'étend le magnifique jardin suspendu conçu comme un balcon panoramique sur la vallée d'Orcia et le mont Amiata, et une interpénétration harmonieuse entre l'art et la nature selon les idéaux humanistes. Les intérieurs du palais peuvent être visités : au rez-de-chaussée, une exposition permanente illustre le projet architectural de Pienza en tant que ville idéale développé par le pape Pie II avec l'architecte Bernardo Rossellino, tandis qu'à l'étage noble, vous pouvez visiter certaines pièces de l'appartement pontifical, avec des meubles et des objets d'époque.