Voluta dal cardinale Ippolito II d’Este, nominato Governatore civile della città di Tivoli da papa Giulio III, che lo volle in questo modo compensare dopo averlo sconfitto nella corsa al soglio pontificio, la Villa fu elaborata dal napoletano Pirro Ligorio: questi affidò il restauro del convento benedettino all’architetto G. A. Galvani, mantenendo per sé la realizzazione del magnifico giardino. Passata alla morte del cardinale nelle mani dei parenti, Alessandro e Luigi, passò poi agli Asburgo parenti di Maria Beatrice, ultima Este: la sua situazione stava degenerando a vista d’occhio, quando venne parzialmente salvata dal cardinale de Hohenlohe, che ne rinverdì i fasti ospitando anche il celebre Franz Liszt. Nel 1919 in base al trattato di St. Germain lo Stato Italiano ne divenne possessore. Il lavoro compiuto dal Ligorio fu veramente notevole: si trattava di superare molti problemi pratici e cominciò creando l’alto terrapieno del giardino, utilizzando le vecchie mura urbane come contrafforti, scavò sotto la città di Tivoli una galleria lunga 600 m che dal bacino dell’Aniene portava una mole incredibile d’acqua fino alla vasca sopra la fontana dell’Ovato, convogliò l’acqua della sorgente Rivelese fino alle cisterne della Villa e calcolò esattamente quanta acqua ci sarebbe voluta per realizzare tutti i giochi che aveva in mente, usando solo il principio dei vasi comunicanti. Si avvalse anche della collaborazione di valenti idraulici quali Giacomo della Porta e Claude Venard, che realizzò l’organo idraulico. Ma quello che impressiona ancora di più sono i numeri: 35.000 mq complessivi di giardini, 250 zampilli, 60 polle d’acqua, 255 cascate, 100 vasche, 50 fontane, 20 esedre e terrazze, 300 paratoie, 30.000 piante a rotazione stagionale, 150 piante secolari ad alto fusto, 15.000 piante ed alberi ornamentali perenni, 9.000 mq di viali, vialetti e rampe.