Tras haber diseñado el refectorio, Palladio proyecta en 1565 la construcción de la gran iglesia del monasterio veneciano, creando un modelo que impresiona profundamente a Giorgio Vasari en su visita a Venecia. En 1576 finaliza la estructura general del edificio, y entre 1607 y 1611 se construye su fachada, sobre la que estudios recientes han demostrado que está lejos de los deseos originales del maestro, quien había fallecido en 1580.

El templo, situado en la isla veneciana que lleva su nombre, es una de las obras más grandes y populares de Palladio; sin lugar a dudas, su proyecto más complejo y difícil desde sus trabajos en la Basílica de Vicenza. Consta de tres naves y profundo coro situado tras la capilla mayor. Al igual que hizo Leon Battista Alberti un siglo antes en varias de sus obras, Palladio tomó como inspiración las grandes termas de la antigua Roma.

De sus diseños y de sus estudios sobre los monumentos romanos, Andrea Palladio (cuyo verdadero nombre era Andrea di Pietro della Gondola) dejó constancia en sus I quattro libri dell'Architettura, impreso en 1570. Como hemos apuntado anteriormente, en su aproximación a los ideales clásicos y su traducción a las construcciones del momento, semeja un segundo Leon Battista Alberti, con quien presenta más de una concordancia.