Il Palazzetto Eucherio Sanvitale è più antico del Giardino in cui si trova. Originariamente distinto dal Parco, viene annesso nel 1584 quando il Duca Ottavio Farnese lo acquisisce dalla famiglia Sanvitale per annetterlo al giardino di delizia che stava costruendo. Esempio di architettura tardo-quattrocentesca, è interamente affrescato nelle sale del piano terra, con raffigurazioni a tema religioso o paesaggistico. Forse venne realizzato prima del 1520, su progetto di Giorgio da Erba per la struttura e Gianfranco D’Agrate per le decorazioni in pietra (attorno alle finestre). Di modeste dimensioni, presenta, su una pianta a H, una compatta volumetria caratterizzata da 4 torrette angolari e, sulla facciata principale, da un loggiato a 5 arcate a tutto sesto con colonne di arenaria e capitello a foglie.
All’interno ampi resti di affreschi cinquecenteschi nello stile di Cesare Baglioni e della pittura veneta del periodo. Fino al 2017 è stato utilizzato per mostre temporanee.
L’edificio è attualmente inagibile a causa delle numerose lesioni visibili anche sul paramento murario esterno oltre che sull’apparato decorativo interno.