Die Villa war ursprünglich die Sommerresidenz von Tolomeo Gallio, Kardinal von Como. Sie wurde vom Architekten Pellegrino Tibaldi entworfen, der die Villa an der Stelle eines ehemaligen Nonnenklosters errichtete.
Damals erhielt das Gebäude den Namen Villa del Garovo, aufgrund des Baches Garovo, der in der Gegend fließt. Zu Lebzeiten des Kardinals empfing die Villa Politiker, Intellektuelle und Geistliche.
Nach Gallios Tod ging die Villa an seine Familie über, die das Gebäude im Laufe der Jahre in einen Zustand des Verfalls führte. In den folgenden Jahrzehnten ging die Villa mehrmals von Hand zu Hand. Zuerst kamen die Jesuiten, dann wurde sie vom Grafen Mario Odescalchi erworben, dann wieder vom österreichischen Oberst Graf Marliani.
Im Jahr 1784 ging die Villa in den Besitz der Familie Calderari aus Mailand über. Die Familie unternahm ein großes Restaurierungsprojekt und schuf einen neuen italienischen Garten. Im Jahr 1814 wurde die Villa zur Residenz von Prinzessin Caroline von Braunschweig. In Erinnerung an ihre mutmaßliche Familienherkunft gab sie ihr den heutigen Namen Villa d’Este.
Die Prinzessin begann mit der vollständigen Restaurierung des Komplexes, woraufhin die Villa das Aussehen eines majestätischen neoklassizistischen Bauwerks annahm. Der Park wurde ebenfalls verändert und im englischen Stil gestaltet. 1873 wurde die Villa d’Este dank der Initiative des Bürgermeisters von Mailand, Giulio Belinzaghi, und einiger Senatoren des Königreichs Italien zu einem Luxushotel.
Seitdem hat sich der Komplex zu einem der faszinierendsten Hotels am Comer See entwickelt. Jedes Jahr im April findet in der Villa der Concorso d’Eleganza Villa d’Este statt, ein Concours d’Elegance für Oldtimer und Concept Cars.