A pocos metros de la catedral se encuentra el Palacio episcopal. Cuando en 1571, tras varios años de pleitos, Barbastro recuperó su categoría de Sede episcopal, la ciudad se comprometió para proporcionar a los obispos una residencia acorde con su dignidad. El Concejo compró una manzana de edificios que acondicionó entre los años 1598 y 1600.
Al exterior, respondía genuinamente al tipo palacio renacentista aragonés. La torre en el flanco es una reminiscencia de las residencias rurales fortificadas, un signo de poder del que no pudieron prescindir sus dueños en las viviendas ciudadanas.
El aspecto actual del palacio, su portada y sus dos miradores, corresponden a una reforma del siglo XIX.
Alberga parte del Museo diocesano.