À l'occasion du centenaire de l'unité italienne, Turin, capitale du Piémont, souhaite se doter d'un bâtiment susceptible de marquer cet événement.
En 1958, plusieurs projets sont soumis à la Société des Expositions de Turin. Celui de l'architecte Giorgio Rigotti est finalement retenu. Ce dernier propose un hexagone de 65 mètres de côté supportant à chaque angle une voûte inspirée de la chapelle du Saint-Suaire derrière le Duomo de Turin.

L'appel d'offres, lancé aux entreprises, est remporté par les établissements Gastone Guerrini.
L'entreprise charge alors le professeur Franco Levi de calculer la voûte. Ce dernier, s'étant aperçu qu'elle n'était pas assez stable et ne disposant que d'une quinzaine de jours pour présenter l'offre complète, se

tourne vers Nicolas Esquillan qui propose une solution dérivée de la voûte de CNIT.
La voûte du Palais est édifiée en 1959 et 1960 par l'Impresa Gastone Guerrini avec l'entreprise Boussiron pour ingénieur-conseil. Elle se résume à trois arcs qui s'épanouissent de la naissance à la clé et couvrent un hexagone. Ici réside la nouveauté par rapport au CNIT : la projection de la couverture en porte-à-faux de 37,50 mètres du plan des façades, elles-mêmes non portantes. Les arcs ont en revanche une portée moindre qu'au CNIT : 140 mètres de portée contre 238 pour le CNIT. Si la structure de la voûte est de conception similaire, le caractère aérien de sa couverture se trouve encore renforcé par ses trois grandes ailes en porte-à-faux.