Le palais de l’Archiginnasio a été construit entre 1562 et 1563 à la demande du cardinal Carlo Borromeo, légat du Pape à Bologne, et du vice-légat Pier Donato Cesi, à partir du projet élaboré par l’architecte bolognais Antonio Morandi, dit Terribilia. Le but de cette entreprise, pensée dans le climat culturel du Conseil de Trente, était de fournir un siège unique à l’enseignement universitaire jusqu’alors dispersé dans différents lieux.  

Au début des années Soixante du XVIème siècle, afin de rendre son prestige à l’Université bolognaise, à laquelle faisaient concurrence les nouvelles universités italiennes et étrangères, le pontif Pie IV ordonna sa complète réorganisation et concentra en un unique lieu les écoles des Juristes (droit civil et canonique) et des Artistes (philosophie, médecine, sciences physiques et naturelles), jusqu’alors logées dans différents lieux de la ville.

La cour est composée de deux alignements de loges, véritable cœur de l’édifice ; on y reconnaît l’influence de l’architecture des collèges universitaires dont le Collège d’Espagne est le prototype à Bologne ; elle rappelle les cours des palais nobiliaires citadins dans lesquels avaient lieu de somptueuses cérémonies, privées mais également publiques.

Au rez-de-chaussée, certaines anciennes salles destinées aux professeurs et aux concierges sont aujourd’hui occupées par la Société de Médecine et de Chirurgie et par l'Académie de l’Agriculture. Au centre, du côté oriental de la cour, en face du portail d’entrée, se trouve la Chapelle de Santa Maria dei Bulgari, dont le nom rappelle celui d’une église se trouvant « in curia Bulgari », c’est-à-dire aux abords des demeures du célèbre juriste Bulgaro (XIIème siècle).

Les deux Universitates des « Légistes » et des « Artistes » se partagent les espaces à l’intérieur du palais et les deux larges escaliers qui relient la cour à l’étage supérieur.

Au premier étage du palais se trouvent la Bibliothèque et les salles historiques, le Théâtre Anatomique et la Salle du Stabat Mater, ainsi que de nombreux blasons et œuvres commémoratives. 

La salle appelée Théâtre Anatomique en raison de sa forme d'amphithéâtre caractéristique, fut imaginée en 1637 pour les cours d’anatomie par l’architecte bolognais Antonio Paolucci, dit « Levanti », disciple des Carracci. 

La très riche décoration de l’Archiginnasio constitue le plus important complexe héraldique mural existant, et suscite l’admiration des visiteurs, universitaires et intellectuels de tout temps.

Au premier étage, les dix salles de classe (qui communiquent aujourd’hui entre elles, mais qui avaient autrefois un accès indépendant de la loge) sont bordées par deux grandes salles : l’une pour les Artistes, aujourd’hui Salle de Lecture de la bibliothèque, et l’autre pour les Légistes, aujourd’hui appelée Salle du Stabat Mater en mémoire de la première représentation du Stabat Mater de Rossini le 18 mars 1842, sous la direction de Gaetano Donizetti.

La naissance de la Bibliothèque Municipale remonte à l’année 1801 à l’initiative du Département du Reno. La Bibliothèque recueille les collections de livres des congrégations religieuses dissoutes par les mesures législatives de la période napoléonienne (1797-1798) puis du Royaume d’Italie (1866).

Les anciennes salles de cours, aujourd’hui transformées en dépôts de la bibliothèque, se succèdent sur toute la longueur de la partie antérieure du palais. Les murs sont ornés de blasons et de monuments qui célèbrent les personnalités les plus importantes de l’histoire de l’université.

Dans la Salle de Référence, au-dessus de la porte communiquant avec le Musée Archéologique, on peut admirer le fragment La Chute de Phaéton (La ‪‎Caduta di Fetonte‬) de Ludovico Carracci qui fait partie d’une fresque qui fut retirée d’un plafond du Palazzo Montecalvi en 1861.