La costruzione della villa fu voluta dall’imperatrice d’Austria Maria Teresa d’Asburgo quale residenza estiva per la corte arciducale del figlio Ferdinando d’Asburgo-Este, governatore generale della Lombardia austriaca dal 1771. L’incarico della costruzione, conferito nel 1777 all’architetto imperiale Giuseppe Piermarini, fu portato a termine in soli tre anni, mentre per terminare l’allestimento dei curatissimi giardini si rese necessario qualche anno in più. Piermarini realizza un edificio esemplare della razionalità neoclassica adattata alle esigenze di una realtà suburbana. 

I tre corpi principali, disposti a U, delimitano l’ampia Corte d'Onore chiusa all’estremità dai due volumi cubici della Cappella Reale e della Cavallerizza, da cui partono le ali più basse dei fabbricati di servizio: si definisce in tal modo uno spazio razionale, costituito dall’ordinata disposizione dei volumi che si intersecano ortogonalmente e che, progressivamente, si sviluppano in altezza. Appena fuori dall'ingresso si può vedere la fontana del Piermarini, mentre all'interno della corte si trova la fontana di Michele Marelli, progettata per la IV Triennale di Milano del 1930 (modificata rispetto al progetto originale). 

La decorazione interna viene affidata ai principali maestri della neonata Accademia di Brera, fondata per volontà arciducale nel 1776. In particolare gli stucchi e le decorazioni delle sale di rappresentanza sono dovuti al ticinese Giocondo Albertolli, gli affreschi e i dipinti a Giuseppe Levati e Giuliano Traballesi, pavimenti e mobili alla bottega di Giuseppe Maggiolini.
Il complesso della Villa comprende la Cappella Reale, la Cavallerizza, la Rotonda dell’Appiani, il Teatrino di Corte e l’Orangerie (o Serrone).