La loggia deriva il proprio nome dalle decorazioni riferite alle Storie di David rappresentate sulle lunette e sulla copertura a botte. Il vasto ambiente, che bene riassume i caratteri della vita in villa, si apre verso il Cortile d'Onore con un arco centrale e verso le peschiere e il giardino, un tempo ricco di fiori e piante, con tre arcate sostenute da gruppi di quattro colonne.
Gli affreschi e gli stucchi al di sopra del cornicione sono realizzati tra il 1532 e il 1534 ma la loggia è probabilmente già impostata nel 1530 per ricevere la visita di Carlo V.
Le scene concernenti David alludono sia agli ideali guerrieri di Federico, sia alle vicende che coinvolgono la sua favorita Isabella Boschetti: come David, innamoratosi di Betsabea, manda a morire il marito Uria, così Federico agisce nei confronti del marito di Isabella.
Le lunette dedicate all'eroe biblico illustrano: David e Golia (parete nord); David lotta contro un leone (parete ovest, lunetta a destra); David lotta contro un orso (lunetta a sinistra); David suona la cetra (parete sud). Allo stessa tema si rifanno anche i pregevoli medaglioni a stucco che fregiano le lunette delle testate. Le Storie di David ritornano sugli esagoni della volta: La toeletta di Betsabea; Il bagno di Betsabea; L'ebbrezza di Uria. L'apparato decorativo cinquecentesco si completa con lo stemma Gonzaga dipinto sulla lunetta al centro della parete ovest e con le Vittorie modellate a stucco nei pennacchi degli archi. Al primo Ottocento risalgono i bassorilievi a parete a finto bronzo, ancora dedicati a David, mentre le statue raffiguranti le Virtù che abitano le nicchie, destinate in origine ad ospitare busti di celebri condottieri, sono databili in parte a metà del Seicento, in parte all'inizio dell'Ottocento.