On retrouve, dans le plan de Jacopo de’ Barbari (1500), une trace de l’édifice qui, à cette époque-là, présentait une base presque carrée avec une cour au centre. Plus tard, le palais fut progressivement agrandi (les descendants de Nicolò achetèrent des propriétés adjacentes) et rénové. L’aspect qu’il conserve actuellement remonte probablement au début du XVIIe siècle, mais on n’a aucune information sur les délais d’exécution, ni sur l’identité de l’architecte.
Les deux façades extérieures, donnat sur la rue (salizàda) et sur le canal de San Stae, sont caractérisées par ses amples serliane, des fenêtres que l’on retrouve souvent dans l’architecture vénitienne du XVIIe / XVIIIe siècle. Il s’agit de fenêtres à trois lumières à ouverture centrale cintrée et à deux entablements latéraux inférieurs, qui permettent, entre autres, aux étages nobles et aux mezzanines de s’alterner.
La première présente dans la partie centrale trois serliane superposées, reliées par des encorbellements de l’époque de Sansovini (motif qui se répète également dans les fenêtres latérales) ; l’aile de gauche est prolongée, ce qui rend l’ensemble non symétrique et présente, de plus, une partie plus basse par rapport au corps principal ; les plinthes sont ornées de bossages. La seconde façade a des portes architravées et des serliane seulement aux deux étages nobles ; les fenêtres latérales sont subdivisées de manière à créer un double ordre de pièces, et la structure principale est flanquée d’une aile considérablement plus basse, avec, à l’étage noble une serliana. La façade sur la salizada reflète un goût plus tardif par rapport à celle sur le canal, présentant des lignes du XVIIe siècle.
La façade donnant sur la rue, à partir de laquelle on accède aujourd’hui au bâtiment, montre une extension sur le côté gauche, résultant d’acquisitions d’édifices adjacents. La structure, à l’intérieur, est typique des maisons patriciennes vénitiennes, avec une grande salle centrale (pòrtego) de passage, et destinée à des fonctions de représentation, sur laquelle donnent les autres pièces. Habité par la famille Mocenigo encore récemment, le palais conserve au premier étage noble des fresques et un mobilier rococo ou néoclassique qui remontent principalement à la seconde moitié du XVIIIe siècle.
À remarquer tout particulièrement les fresques des plafonds réalisées en 1787 pour les noces du neveu d’Alvise IV avec Laura Corner, tout comme celles de Jacopo Guarana (Verone, 1720 – Venise, 1808), Giambattista Canal (Venise, 1745 – 1825) et Giovanni Scajaro (autour de la seconde moitié du XVIIIe siècle). Tout aussi remarquables les portes en bois de loupe et les cadres en bois sculpté et doré.