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La volta a padiglione è una particolare tipologia di volta composta che per certi aspetti costituisce l'antitesi perfetta della volta a crociera. Infatti, analogamente a questa, è formata dall'intersezione di due volte a botte, in cui però vengono conservate le parti in comune a tali volte: i settori da cui è formata sono detti fusi.
Gli archi di una volta a padiglione sono dunque soltanto due e posizionati secondo le diagonali del vano ricoperto; inoltre, contrariamente alla volta a crociera tutte le pareti vengono caricate uniformemente: dal punto di vista statico è perciò una soluzione svantaggiosa.
Per questi motivi una volta a padiglione è adatta a ricoprire stanze o spazi di forma quadrata, rettangolare o poligonale.
Le volte a padiglione possono però formare anche vere e proprie cupole monumentali particolarmente alte e snelle. Due degli esempi più significativi sono la cupola della chiesa di Santa Maria del Fiore a Firenze, costruita da Filippo Brunelleschi nei primi decenni del '400 e composta da otto fusi, e la Mole Antonelliana di Torino, con un'altissima cupola a pianta quadrata inaugurata nel 1889.
Anche se già nota agli antichi Romani (uno dei più antichi esempi di volta a padiglione tuttora conservati si trova infatti nel santuario di Palestrina, databile al II sec. a.c.), si diffuse però su larga scala nella seconda metà del XVI secolo con l'affermazione dell'architettura manierista perché le sue ampie superfici si prestano particolarmente bene ad accogliere complesse decorazioni a stucco, tempera o affresco.
Inoltre, molte volte a padiglione soprattutto del XVIII o XIX secolo non sono vere volte strutturali ma false volte in camorcanna, formate da un'intelaiatura di centine lignee su cui si stendevano stuoie di canne successivamente intonacate.
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