Ritenuto nel passato il capolavoro del Bramante, si tende oggi ad attribuirlo, per motivi cronologici e stilistici, ad Andrea Bregno e a suo fratello Antonio da Montecavallo, lasciando al Bramante il merito del perfetto cortile e della chiesa inglobata nella costruzione.
Il palazzo va comunque considerato il capolavoro del mecenatismo della discendenza di Sisto IV della Rovere: realizzato dal nipote Cardinale Raffaele Riario, che vi profuse ogni sua risorsa - anche vincite di gioco, si dice - dovette certamente molto anche all'altro nipote, Giulio II della Rovere, il cui stemma è sul palazzo e il cui pontificato terminò contemporaneamente al completamento di esso (nel 1513; i lavori erano iniziati, pare nel 1485).
Le cose più ammirevoli sono: la pacata armonia della facciata, la cui lunghezza è equilibrata da due avancorpi appena accennati; il cortile, assoluto capolavoro del genere; lo scalone; un portale quattrocentesco che si trova nel primo loggiato; la Sala Riaria (o Aula Magna); il Salone detto "dei cento giorni" perché il Vasari, che lo decorò con illustrazioni dei "Fatti della vita di Paolo III Farnese", si vantò di aver compiuto l'opera in soli cento giorni ("e si vede", commentò Michelangelo); l'appartamento cardinalizio sempre al piano nobile.
Nell'edificio si trova anche un salone ad uso di teatrino creato dal Cardinale Pietro Ottoboni. Nella seconda metà del seicento, il palazzo era infatti divenuto un centro fervido di vita teatrale e musicale dove si esibirono i maggiori artisti dell'epoca, a cominciare da Arcangelo Corelli.
Nel 1517 il palazzo fu confiscato al Riario, per aver partecipto alla congiura contro Leone X e passò al Cardinale Giuliano de' Medici il quale vi svolse le funzioni di vice-cancelliere della Santa Chiesa. Salito questi al papato, la Cancelleria rimase nel palazzo, dove si trova tuttora, con l'avallo prima della legge delle Guarentigie (1871) e poi dei Patti Lateranensi (1929).
Ebbero transitoria sede nel palazzo, il Tribunale della Repubblica Romana (1798-99), la Corte Imperiale napoleonica (1810), il Parlamento romano (1848), l'Assemblea Costituente della Repubblica Romana (1849).
Il fianco sinistro del palazzo segue l'andamento un po' curvilineo di Via del Pellegrino, riordinata nel 1497 da Alessandro VI a continuazione dei programmi urbanistici delineati da Sisto IV. Il lato destro, con avancorpi più rilevati e nel quale sembra maggiormente di scorgere l'impronta bramantesca, è stato valorizzato dall'apertura, verso il 1880, di Corso Vittorio.

L'edificio, iniziato da Cesare e terminato da Augusto, occupò una parte del lato curvo del Circo Flaminio, costruito, quest'ultimo, nel 221 a.C. da C.Flaminius Nepos e che si estendeva nella zona compresa tra questo edificio, il Tevere, piazza Cairoli e via del Portico di Ottavia. I lavori per la costruzione del Teatro di Marcello erano già terminati nel 17 a.C., quando l'edificio fu utilizzato per i giochi secolari, ma la dedica avvenne solo nel 13 a.C., a Marcello, figlio di Ottavia, sorella di Augusto, ma anche marito della sua unica figlia, Giulia. Nipote e genero dunque, e forse prescelto anche per la successione ma morto prematuramente. Fu il giorno dell'inaugurazione che si verificò l'incidente popolarmente noto. Mentre gli attori si presentavano sulla scena, la sella curulis, sulla quale era seduto l'imperatore, si ruppe, provocando un bel capitombolo dell'augusto personaggio. Tra l'ansia dei senatori e del popolo, Augusto si rialzò sorridente e con un gesto della mano ordinò che si riprendesse la rappresentazione. La facciata esterna della cavea, tutta in travertino, era costituita, in origine, da 41 arcate inquadrate da 42 pilastri. L'altezza originaria era di metri 32,60 circa (quella conservata è poco più di 20). Sulle chiavi dei fornici vi erano grandi maschere teatrali in marmo. Si è calcolato che la cavea potesse contenere circa 15.000 spettatori. La scena, che doveva essere monumentale e riccamente ornata, era affiancata da due aule con absidi (di quella di sinistra rimangono ancora in piedi un pilastro e una colonna) ed aveva, nella parte posteriore, una grande esedra. In esso si tennero non solo spettacoli teatrali, ma, come dettava la moda del tempo, gare di poesia e musicali. Nella Roma cristiana, soppressi gli spettacoli teatrali, anche il teatro cadde in abbandono e divenne, come molti altri monumenti antichi, cava di materiale edilizio (si narra che venne utilizzato anche per restaurare ponte Cestio). Molto del materiale demolito crollava sullo spazio antistante la riva del Tevere, formando un'altura da cui è nato il toponimo di Monte Savello. Dal XIII secolo il teatro fu trasformato in fortezza dai Fabi, dai Pierleoni e dai Savelli, che commissionarono, nel 1519, a Baldassarre Peruzzi detto il Vignola la costruzione del soprastante palazzo. Nella foto a sinistra possiamo vedere le case di proprietà dei Savelli ancora esistenti alle spalle del Teatro di Marcello, in via del Portico di Ottavia. Le arcate inferiori del teatro divennero sede di botteghe di artigiani, in prevalenza dei macellarii. Nel 1712, il palazzo fu acquistato dagli Orsini per il prezzo di 29.000 scudi dalla "Congregazione dei Baroni". Negli anni 1926-1932, nel meritevole progetto di rivalutare il Teatro, vennero demolite le abitazioni costruite dentro alle arcate inferiori ma, soprattutto, vennero demolite abitazioni e chiese medioevali, colpevoli di celare il teatro stesso agli occhi dei cittadini, "gran parte dei quali ne ignorava perfino l'esistenza". Sparirono così via della Bufola, l'arco dei Saponari, vicolo della Campana, Monte Caprino, via Tor de' Specchi, S.Maria in Vincis, una chiesa medioevale rifatta nel Seicento, S.Andrea de Vincis rifatta nel Settecento, S.Nicola de' Funari con begli stucchi settecenteschi. Purtroppo anche piazza Montanara faceva parte di quegli edifici da eliminare, uno degli ambienti popolari più famosi di Roma, dove un tempo sostavano gli scrivani pubblici e si davano convegno i contadini provenienti dalla campagna. La piazza si appoggiava quasi al Teatro e scendeva, allargandosi, verso la chiesa di S.Nicola in Carcere, dalla quale era divisa soltanto da un edificio. Al centro della piazza si trovava una graziosa fontana cinquecentesca a stelo con doppio bacile, opera di Giacomo Della Porta, trasferita nella piazzetta di S.Simeone. Durante la risistemazione del Teatro, tornarono alla luce i templi di Apollo Sosiano e di Bellona, antistanti il Teatro di Marcello. Il tempio di Apollo Sosiano (cosiddetto perché ricostruito interamente da C.Sosio nel 34 a.C.) fu costruito nel 431 a.C., in seguito ad una pestilenza e perciò dedicato ad Apollo Medico. Il tempio fu demolito ed arretrato in occasione della costruzione del teatro. L'interno della cella era un vero e proprio museo, pieno di opere d'arte che i Romani avevano portato dalla Grecia nel II secolo a.C.: pitture di Aristide Tebano, statue di Philiscos di Rodi, l'Apollo con la cetra di Timarchides ed una statua di Apollo Saettante, che, nonostante rifacimenti in età imperiale, rivela ancora la sua origine greca, databile alla metà del V secolo a.C. Sul podio del tempio rimangono le tre magnifiche colonne corinzie (nella foto a destra), alte, complessivamente, poco più di 14 metri: in origine, erano sei sulla fronte e tre sui lati. Nel tempio si svolgevano spesso riunioni del Senato, come nel vicino santuario di Bellona. Questo, costruito da Appio Claudio Cieco nel 296 a.C., mantiene le strutture del podio e quelle del portico: qui si svolgeva il rito della "lancia insanguinata", scagliata sopra la columna bellica in occasione della dichiarazione di guerra.

La basilica fu fondata nel 336 da S.Marco, papa di quel periodo, in onore di S.Marco Evangelista. Le reliquie di papa S.Marco giacciono sotto l'altare. La chiesa fu restaurata da papa Gregorio IV nel IX secolo, epoca a cui risalgono i magnifici mosaici absidali. Un intervento più consistente avvenne nel 1455-71, quando papa Paolo II Barbo destinò la chiesa di S.Marco, insieme al palazzo Venezia, alla comunità veneziana di Roma. Il soffitto blu e dorato a cassettoni è decorato con lo stemma del papa, il leone rampante che richiama il leone di S.Marco, il santo patrono di Venezia. Arricchita da una serie di monumenti funerari nelle navate, la chiesa ha lo stile tipico del tardo barocco romano. Leon Battista Alberti, che partecipò anche alla costruzione di palazzo Venezia, potrebbe essere l'autore dell'elegante porticato in travertino e della loggia della facciata. Questa chiesa, anche se non direttamente, subì il rifacimento della zona ai tempi della costruzione del Vittoriano: il palazzetto Venezia, oggi alla sua sinistra, un tempo era alla sua destra, appoggiato alla torre di palazzo Venezia. La forma attuale della basilica è dovuta all'ambasciatore Niccolò Sagredo, su disegni del Fontana e conserva, all'interno, un antichissimo càntaro che era precedentemente posto sotto il portico antistante l'ingresso, dove ognuno poteva attingere acqua da bere. Anzi, l'ignoto parroco che l'aveva fatto costruire, volle che intorno fosse incisa, nel marmo, la dizione che l'acqua era un dono di Dio e che sarebbe stato scomunicato chi avesse fatto pagare un sorso di quell'acqua. Il portico, adorno di numerosi antichi frammenti e lapidi, ci riserba una sorpresa: l'epigrafe mortuaria di "Vanoza Cathana" (nella foto a sinistra), ovvero Vannozza Cattanei, amante di papa Alessandro VI e madre del Valentino, del duca di Gandia e di Lucrezia la bellissima. Vannozza, però, non è sepolta qui: la lapide fu trasportata dalla chiesa di S.Maria del Popolo dove Vannozza aveva la tomba, oggi scomparsa.