Le barchesse, ovvero le due lunghe ali laterali porticate che partono dal corpo nobile della villa, rappresentano il fulcro dell’azienda agricola: si tratta di due corpi di uguale misura, entrambi ritmati da undici grandi archi a tutto sesto, per ogni barchessa. Nel progetto del Palladio, visibile nel trattato I Quattro Libri dell’Architettura, gli undici archi presenti in ogni lato univano soltanto prospetticamente la villa, poiché in realtà i corpi laterali e quello centrale erano tra loro separati per la misura di ben tre campate. Palladio costituisce in questo modo, un collegamento meramente ottico tra i due elementi caratterizzanti della villa: quello padronale e signorile da un lato e quello rurale e agricolo dall’altra. Inoltre le arcate che libere si aprono sulla campagna retrostante alla dimora, contribuiscono a marcare questa divisione d’uso e rendere più aulico e leggero il corpo centrale, architettonicamente dissimile dalle barchesse.
Questa originalità del progetto palladiano iniziale, verrà persa per sempre nella prima metà del Settecento a seguito di un adattamento a nuove esigenze d’uso della villa. È da ascrivere probabilmente all’anno 1744, ad opera dell'architetto Francesco Muttoni (1667-1747), la trasformazione da villa-fattoria di palladiana concezione a villa-residenza nobiliare, dove trascorrere le vacanze e accogliere gli ospiti. La data non è casuale, infatti corrisponde ad un’iscrizione a mosaico sita nel mezzanino della villa, area normalmente non fruibile al pubblico, e indica l’anno dei grandi lavori di adattamento del luogo, rendendolo più in linea alle mode ed esigenze della società veneziana e delle sue smanie per la villeggiatura di goldoniana memoria. Sempre di quel periodo è la costruzione, negli spazi della barchessa occidentale, di un piccolo oratorio dedicata a San Giovanni Battista, che fortunatamente non ha intaccato il prospetto palladiano, ed è riconoscibile solo dal portale d’ingresso architravato e da una piccola campana, posta sul tetto della barchessa.
Con queste nuove opere architettoniche, non solo si è persa l’apertura ad arco verso la campagna retrostante, ora corridoio d’accesso al piano nobile usato per la visita dei turisti, ma anche le finestre che illuminavano di luce diretta i camerini delle grottesche. Questo adeguamento a nuovi usi abitativi fu puntualmente registrato da Ottavio Bertotti Scamozzi (1719-1790) nel suo libro Le fabbriche e i disegni di Andrea Palladio, dato alle stampe nel 1796 a Vicenza.
Le adiacenze che la fiancheggiano sono di una significante lunghezza in proporzione
della Fabbrica principale, e queste furono disegnate dal Palladio per alloggiarvi,
com’egli dice, le cantine, i granari, le stalle,
e gli altri luoghi di Villa; ora per altro sono impiegate a più nobile uso,
cioè Stanze e Stanzini, che rendono la Fabbrica più comoda,
e capace d’alloggiare, oltre a’Padroni di Casa, gli Ospiti che vi concorrono.
Gli spazi delle barchesse, infatti, erano originariamente destinati a un mero uso agricolo e ospitavano le stalle, le cantine e il ricovero degli attrezzi; sul versante meridionale, sono completamente porticati, per una duplice ragione estetica e funzionale, perché in questo modo, permettevano ai contadini di lavorare tutto il giorno e con qualsiasi condizione atmosferica, riparandoli non soltanto dalla pioggia, ma anche dal sole cocente nella stagione estiva. Anche i due archi dei portici, posti alle rispettive estremità di levante e ponente verso il parco, la cui funzione era di ingresso laterale per il ricovero dei carri, furono nel corso dei secoli murati e sostituiti da due porte.
Ai limiti laterali delle due barchesse, in posizione leggermente più arretrata, si alzano due torri colombare, all’interno delle quali venivano allevati dai contadini, a scopo alimentare o per vendita, i colombi. Dell’antico uso delle colombare restano visibili gli oculi d’ingresso dei volatili, occlusi tra Sette e Ottocento a seguito del cambio di destinazione d’uso.
Attualmente le stanze delle barchesse frutto della trasformazione settecentesca ad opera del Muttoni, ospitano nell’ala occidentale sale polifunzionali e nell’ala orientale l’ingresso dell’area museale con tutti i servizi propri di questa nuova destinazione d’uso: biglietteria, book shop e sale didattiche. Inoltre in questa area troviamo al piano terra, tre ampie sale con caminetti e ornate da grandi tele di soggetto paesaggistico, inquadrate in cornici di stucco, ora adibite ad uso commerciale e ricettivo per gli eventi organizzati in villa: conferenze, buffet, servizio ristorazione, esposizioni e concerti. L’ala occidentale e il primo piano di entrambe le barchesse, convertito oltre venti anni fa a camere di albergo, non sono visitabili dai turisti.