L’ultima opera di Palladio è il primo grande teatro stabile dell’età moderna, il Teatro Olimpico di Vicenza. Il teatro fu commissionato dall’Accademia Olimpica e iniziato nel 1580, pochi mesi prima della morte di Palladio; i lavori furono portati a compimento dal figlio e da Vincenzo Scamozzi. Palladio ripropone qui il teatro dei romani con precisione archeologica, fondata sullo studio accurato del testo di Vitruvio e delle rovine dei complessi teatrali antichi.
La cavea, di quattordici gradini, è per ragioni di spazio semiellittica, anzichè semicircolare come nell’antichità, ed è coronata da una loggia superiore corinzia dietro a cui si aprono le finestre. Il soffitto dipinto con un cielo nuvoloso, per rievocare i teatri classici che erano posti all’aperto. La bellissima scena fissa fu portata a termine da Scamozzi nel 1585: è in legno e stucco e riproduce la facciata di un edificio classico a due ordini corinzi, la cui zona mediana è assimilabile a un arco trionfale, ed è adorna di statue entro nicchie architettoniche e di rilievi nell’attico con episodi della vita di Ercole, eroe protettore dell’Accademia. Nella scena si aprono tre porte sul sfondo e due laterali, ma per la ramificazione a tre dell’apertura centrale si scorgono in tutto sette vie. Queste vie sono profonde solo pochi metri, ma, grazie alla forte inclinazione del pavimento e agli edifici in bassorilievo, sembrano lunghissime.