La villa fu fatta costruire tra il 1564 e il 1568 da Angelo Lomellini su un terreno appartenente alla famiglia fin dal 1343. Nella villa tenne le sue riunioni l'Accademia degli Addormentati, cenacolo letterario fondato nel 1587.
La villa ha due piani più un ammezzato, secondo lo schema tipico dell'architettura delle ville genovesi fino al XVI secolo, prima che lo stile innovativo di Galeazzo Alessi modificasse completamente la struttura delle residenze patrizie a Genova. Si accede alla villa attraverso due scaloni esterni convergenti. Il piano nobile termina ai lati con due logge vetrate, una delle quali, quella di levante, fu murata già durante i lavori di ristrutturazione del XVIII secolo.
Sulla destra della facciata principale, rivolta verso il mare, in contrasto con l'aspetto di tranquilla residenza di campagna dell'edificio è presente una torretta quadrangolare, che testimonia, insieme con le garitte poste agli angoli dell'edificio al piano sottotetto, un'originaria funzione difensiva. Nelle volte delle logge e del salone è presente un ciclo di affreschi di "Storie romane", opera di Bernardo Castello (1583); tra questi notevole quello raffigurante "Coriolano e la madre" nella volta del salone.
L'adiacente cappella, fatta costruire dai Rostan nella seconda metà dell'Ottocento, su disegno di Carlo Sada di Bellagio, ha forme neoclassiche, con pianta a croce greca e una cupola sorretta da colonne di granito. Inizialmente dedicata all'Immacolata, fu in seguito intitolata a San Filippo Neri. L'interno della cupola è stato decorato dal pittore ottocentesco Costantino Serena.
Il giardino, realizzato dal Tagliafichi nel 1784, era separato dalla villa dalla via "Antica Romana di Pegli", percorso medioevale tra Genova e la riviera di ponente, sulla quale si apriva l'ingresso delle carrozze. Una passerella collega il salone al piano nobile con il giardino, scavalcando la strada che corre in trincea a monte della villa. Il giardino, con laghetti, peschiere e grotte artificiali si estendeva sull'area oggi occupata dal complesso sportivo Pio XII e dal casello autostradale di Pegli. Il viale di accesso sul lato a mare, che era decorato con statue e abbellito di piante, è anch'esso scomparso con la costruzione dei depositi petroliferi.
