Costruita da Bernardino Buonvisi nella seconda metà del secolo XVI, costituisce uno splendido esempio di villa urbana con funzione di rappresentanza, situata in un'area poco edificata e ancora ricca di orti, fuori della porta San Gervasio del circuito murario medievale e all'interno delle mura rinascimentali di Lucca. L'edificio, a forma di parallelepipedo sormontato da una loggia-belvedere, presenta un raffinato disegno architettonico che risente dell'influenza dell'Ammannati e, per alcune parti decorative, del Buontalenti. L'interno, al pian terreno, e il portico sono caratterizzati da un suggestivo ciclo di affreschi, con scene mitologiche e allegoriche, eseguiti da Ventura Salimbeni e dalla sua scuola negli ultimi anni del Cinquecento. Particolarmente interessante è la Sala delle Scienze, dove sono raffigurati nel soffitto Poeti e Scienziati guidati al Tempio della Gloria, nei pennacchi le allegorie delle Arti (Musica, Aritmetica, Astrologia e Geometria, Grammatica, Retorica, Dialettica), e nelle lunette alcuni personaggi illustri, come Pitagora, Dante, Aristotele, Archimede, Esculapio.

La villa è circondata da un giardino a pianta rettangolare chiuso da un alto muro nel quale si aprono tre portali e una serie di finestre. L'impianto originario presentava una parte più ampia, suddivisa in quattro aiuole. A Nord era chiuso da un originale portale che serviva – e serve ancora oggi – da accesso al ninfeo di sapore buontalentiano, costituito da un'area a prato circondata da lecci, con una fontana addossata al muro di cinta. Il giardino era talmente bello da far chiamare "Buonvisi al giardino" il ramo della famiglia che ne era proprietaria. Quando, ai primi del secolo XIX, la proprietà passò a Elisa Baciocchi, furono apportate modifiche all'impianto del giardino e alla villa. Oggi, il giardino presenta la parte posteriore nuovamente divisa in quattro aiuole da viali rettilinei con vasca ottagonale nel loro punto d'intersezione. Ciascuna aiuola, che ha al centro una vasca circolare, è ricca di tassi, ippocastani, magnolie, lecci, platani e cedri del Libano. La parte anteriore è divisa da un viale in due spazi con fontane circondate da magnolie e conifere.

La villa oggi è di proprietà del Comune di Lucca ed è sede dell'Ufficio Cultura.