L'edificio monumentale può essere fatto risalire, anche se mancano documenti certi, al XVII secolo. Esso era la dimora dei conti Mocenigo, signori un tempo della Val Cellina.

Fin dal secolo scorso venne abitato dalla famiglia Centi, che lo gestiva anche in forma di albergo/ristorante/bar. Attualmente l'edificio è di proprietà del Comune di Barcis.

Palazzo Mocenigo-Centi è l'edificio di maggior pregio storico e architettonico della vallata, esso unisce gli elementi propri dello stile rustico della Valcellina con quelli dell'architettura veneziana.

Secondo alcuni autori questo edificio dominicale ha costituito il riferimento tipologico per l'edificazione dei tipi edilizi a loggia diffusi nell'alta valle.

Sulla facciata vi è un doppio loggiato, ad arco ribassato nel piano terra, ad arco a tutto sesto nel piano superiore. E' costruito in pietra viva talvolta rusticamente disposta, con struttura raffinata anche se priva di orpelli: è arricchita da mascheroni scolpiti che evocano lontane stagioni storiche.

Parte del Palazzo, come molte altre abitazioni, venne distrutto dall'incendio provocato da nazisti durante la seconda Guerra Mondaile e ripristinato con degli interventi tipologici di tipo architettonico.

Attualmente l'insieme edilizio comprende la parte antica e quella di recente fabbricazione; pertanto ad oggi è costituito da un corpo compatto che si sviluppa su tre livelli fuori da terra ed uno scantinato.

Negli anni '70 la terrazza esterna venne coperta con una struttura in legno, sorretta da capriate poggianti su pilastri in cemento armato.