I Giardini di Villa Godi Malinverni rappresentano una straordinaria testimonianza, unica al mondo, di Palladio come architetto di giardini. La carriera di Andrea Palladio si è concentra sull'architettura e sulla progettazione di ville, palazzi, facciate, teatri, ponti e chiese, senza mai progettare architetture esterne come i giardini, ad eccezion fatta per quelli di Villa Godi Malinverni. E' Palladio stesso ad inserirne il disegno nei suoi Quattro libri dell'Architettura, integrandoli nel disegno della villa e dei suoi annessi.
I giardini del Palladio si dividono in due parti: una prima parte antistante la villa, con la presenza di giardini formali, aiuole, fiori e un nutrito complesso statuario, e una parte retrostante formata da un giardino segreto e un giardino pensile diviso in due gradoni. Purtroppo, l'ambiente naturale circostante è cambiato radicalmente nel corso dei secoli e, con esso, anche i giardini del complesso. Mentre i giardini posteriori hanno conservato il loro spirito originale, offrendoci oggi un'esperienza unica al mondo, la ricostruzione di quelli anteriori oggi richiede un po' di immaginazione. Fortunatamente, le mappe catastali hanno preservato la memoria delle modifiche che si sono succedute nei secoli, fino all'assetto attuale.
Il giardino anteriore di Villa Godi Malinverni era, in origine, un'area suddivisa in tre parti, separate da mura interne e dotate di ingressi indipendenti, ma comunicanti tra loro. Davanti alla barchessa del 1533, l'edificio di servizio destinato alle attività lavorative, si estendeva il cortivo, il cortile dedicato agli animali di bassa corte e agli strumenti agricoli. Il giardino formale principale era l'area di fronte alla villa delimitata da mura che si alzavano sul lato sinistro e su quello destro della dimora. L'emiciclo antistante era l'entrata principale della villa, divisa dal cortile nobile da un muro con portone d'ingresso. Da questo emiciclo, con una scalinata, partiva la strada che collegava la villa direttamente con il paese di Lugo di Vicenza. Infine, la terza parte, oggi un giardino circondato da statue settecentesche poste anch'esse nel Novecento, era l'orto della villa, dove si coltivavano le verdure per l'auto consumo della famiglia. Oltre l'orto, si estendeva l'oliveto. Dove oggi c'è il parco storico vi era il "brolo", un'ampia superficie completamente dedicata alla produzione agricola, con un ingresso autonomo.
Questo assetto dei giardini anteriori è stato mantenuto sicuramente fino a tutto il Settecento. Probabilmente nella seconda metà dell'Ottocento, la viabilità ha subito una variazione importante e la strada per Lugo si è resa autonoma dalla villa. Molto probabilmente questo è stato il motivo del cambiamento strutturale. Le mura interne sono state abbattute e l'emiciclo, di conseguenza, è stato inglobato nel giardino. Lo spazio dedicato all'orto è stato cambiato e trasformato in un giardino formale diviso in quattro parti a richiamo dei chiostri dei monasteri in linea con i dettami del Romanticismo che riprendeva i modelli medievali. Il brolo è stato trasformato in parco proprio in questo periodo (1852 circa). Quando Remo Malinverni acquista la villa negli anni Sessanta del Novecento, assistiamo all'ultimo cambiamento. La famiglia Malinverni ha rinnovato i giardini inserendo nuove specie arboree, come le thuje presenti nell'emiclo, la fontana centrale e le numerose statue novecentesche che abbelliscono gli spazi dell'emiciclo e del giardino "a chiostro".
I giardini posteriori della villa sono formati invece da un giardino segreto (disegnato anch'esso dal Palladio) e dal giardino pensile, aggiunto nella seconda metà del Cinquecento. I due erano considerati parte integrante dei giardini formali, luoghi dedicati alla nobiltà, alla coltivazione di determinate piante, e al controllo del brolo. Il giardino pensile di Villa Godi Malinverni è stato verosimilmente progettato dal Palladio e realizzato, secondo Bertotti Scamozzi, da Natale Baragia, capomastro attivo tra la metà del Cinquecento e l'inizio del Seicento, in perfetta armonia con lo spazio palladiano circostante. Il giardino è alternato da aiuole circolari e quadrate con siepi di bosso e fontane, che, come testimoniato da fonti seicentesche, zampillavano con giochi d'acqua "in spettacolo grandioso". Attorno sono disposte su un muretto statue realizzate nella bottega dei fratelli Albanese. Sopra i gradoni del piccolo giardino pensile trovava posto invece la cedraia, una sorta di antica serra, riconoscibile dalla lunga serie di colonne di pietra sormontate da sfere in pietra, qui collocata in quanto l'esposizione a sud garantiva le migliori condizioni climatiche per le specie di agrumi poste a dimora.
Il giardino segreto di Villa Godi Malinverni è invece sicuramente opera del genio di Palladio, che creò questo spazio attraverso un complicato ed efficace sistema di terrazzamenti e mura di contenimento per gestire il dislivello dovuto alla particolare morfologia del colle sulla cui cima la villa è stata progettata. Al centro è collocato un pozzo, mentre ai lati corrono delle scale che portano al giardino pensile e all'attuale parco sotto una pergola di glicine. L'ultima traccia della presenza di Palladio a Lonedo porta infatti proprio qui. La vera del pozzo è realizzata con pietra del Monte Summano che, dalle Prealpi vicentine, fa da sfondo a una parte dell'orizzonte di Lugo, chiaramente visibile dalla loggia principale, in un gioco di rimandi che ci fa capire la complessità concettuale del progetto