Ten największy i najsłynniejszy zabytek miasta dziś istnieje już tylko w wersji szczątkowej. Z wielokrotnie rozbieranej i niszczonej rezydencji, zbudowanej przez Dioklecjana na przełomie III i IV wieku (chciał on tu osiąść po abdykacji) przetrwały jedynie północna brama pałacowa – Złota Brama, westybul, perystyl (obecnie teatr), mauzoleum (przebudowane w VIII wieku na katedrę z dzwonnicą dobudowaną w późniejszym czasie), świątynia Jowisza (przebudowana w VIII wieku na baptysterium) i ruiny komnat cesarskich.

Na wschód od pałacu stoi ogromny pomnik Grzegorza z Ninu - biskupa, który walczył o ustanowienie liturgii w języku chorwackim. Legenda głosi, że dotknięcie dużego palca lewej stopy posągu biskupa przynosi szczęście i zdrowie.

Pierwotnie budowla została zaplanowana na wzór Castrum Romanum (warownego obozu rzymskiego). Zabudowania przecinały dwie wewnętrzne ulice, wzdłuż których ustawiono szeregi kolumn. Na ich przecięciu znajdował się wewnętrzny dziedziniec. Każda z ulic kończyła się bramą umieszczoną w murach.

Rezydencja od południa przylegała do brzegu morza - od tej strony bok założenia pałacowego stanowił kolumnowy portyk, umożliwiający długie spacery wzdłuż nadbrzeża. Pozostałe boki pałacu były ufortyfikowane basztami wzniesionymi na narożach, przy bramach i w środkowych częściach muru, pomiędzy bramami.

Do pałacu, od strony portyku prowadziło wejście przez centralnie usytuowany westybul. Po jego obu stronach znajdowały się pomieszczenia mieszkalne. Za westybulem znajdował się przykryty kopułą perystyl. W głębi, po stronie lewej od wejścia Dioklecjan nakazał wznieść świątynię Jowisza. Naprzeciw niej znajdowało się, wzniesione jeszcze za życia cesarza mauzoleum. Była to budowla na planie ośmioboku, otoczona kolumnadą.

Do wnętrza mauzoleum prowadził portyk od strony ulicy przecinającej założenie w kierunku podłużnym. Dziś resztki Pałacu Dioklecjana znajdują się pod patronatem UNESCO. W północno-wschodniej części pałacu mieści się muzeum miejskie.