O Teatro Olímpico é o primeiro exemplo de um teatro interior permanente do período renascentista. Foi encomendado a Palladio pela Academia Olímpica, um círculo de intelectuais humanistas do qual o arquiteto também fazia parte. Pode ser considerado como o seu testamento, tanto porque foi o último projeto de Paládio, como pelas referências contínuas e explícitas ao mundo clássico. O modelo principal é representado pela planta dos antigos teatros romanos, com degraus reservados aos espetadores (a cavea) fechados por uma colunata e palco retangular. O elemento mais representativo, no entanto, é a monumental frontescena, inspirada nos arcos triunfais de Roma. Desenvolve-se numa dupla ordem coríntia com um rico aparelho escultórico, encimado por outra faixa horizontal, decorada com baixos-relevos que representam os 12 trabalhos de Hércules. As estátuas que decoram a frontescena e o resto do interior retratam os doadores que tornaram possível a construção em trajes romanos. Após a morte de Palladio, as obras passaram para o jovem arquiteto vicentino Vincenzo Scamozzi, criador dos cenários arquitetónicos de madeira que se abrem atrás dos portais da frontescena. Scamozzi fez uso hábil do trompe-l 'œil para criar ilusões de perspetiva sugestivas que prolongavam o horizonte indefinidamente. Deveriam representar as sete ruas da antiga Tebas, cenário do espetáculo inaugural (Édipo Rei de Sófocles), mas na realidade imitam as proporções perfeitas da cidade ideal teorizada pelos intelectuais do Renascimento.