La cupola del Duomo è una delle presenze che, assieme alla volta in rame della Basilica e alla svettante Torre Bissara, rendono inconfondibile il profilo di Vicenza. La costruzione ha, come spesso capita in queste situazioni, una genesi complessa. Il primo progetto per il completamento della zona absidale della cattedrale risale al 1482 e porta la firma di Lorenzo da Bologna, ma cinquant'anni dopo risulta ancora incompiuto. Nel 1540 viene realizzata una copertura lignea temporanea nella prospettiva che Vicenza potesse ospitare i lavori del Concilio che in effetti si sarebbe invece tenuto a Trento. La svolta decisiva avviene nel 1557 quando il Comune può finalmente usufruire di un lascito del vescovo Zeno, predisposto ai primi del secolo ma rimasto inoperativo per lungaggini burocratiche. L'incarico viene conferito al Palladio, contemporaneamente impegnato nel cantiere della Basilica. La cupola, compiuta nel 1566, presenta le stesse linee di alcuni studi dell'architetto riferibili a templi antichi a pianta centrale. Particolare è la soluzione della lanterna, di forma quasi astratta e priva di decorazione, cui il Palladio ricorrerà anche nel caso della chiesa di San Giorgio a Venezia.