La regione in cui si colloca Palazzo Canavese è costituita dall'ampia fascia pianeggiante di natura alluvionale estesa ai piedi del cordone morenico della Serra d'Ivrea, delimitata a sud dalle pendici collinari del lago di Viverone, e ad est dall'altopiano della Bessa. Queste pianure in passato si presentavano acquitrinose e malsane. Nonostante ciò non rimasero estranee alle logiche di occupazione dei territori da parte dei romani che per queste zone fecero passare l'importante arteria Vercellae-Eporedia-Augusta Pretoria, verso i passi delle Alpi Pennine che conducevano in Gallia. Inoltre non lontano da Palazzo doveva passare la via secondaria che da Viverone arrivava ad Eporedia varcando la Serra. In relazione a questi due assi viari si farebbe risalire la presenza a Palazzo Canavese di un insediamento romano, testimoniato dal toponimo stesso del comune, “Ad Palatium”, derivato nell'alto Medioevo dagli edifici pubblici delle sedi viarie e amministrative. Se non è da ritenere valida la proposta di una stazione romana, in quanto il sito è troppo decentrato rispetto agli assi della viabilità romana, è pur vero che parallelamente alla statale che conduce verso Bollengo ed Ivrea, si individuano ancora i resti di strutture antiche che confermano sostanzialmente le notizie storiche fornite da numerosi studiosi. Casalis ad esempio menziona nei cenni storici a proposito di Palazzo Canavese, un'altura in località Carcelle su cui si collocherebbero i resti di un castello munito di elevate torri rotonde e mura, ancora in piedi fino alla fine del XVIII secolo, ma crollate dopo poco tempo per vetustà. In quel castello vi sarebbero state le carceri dove i romani avrebbero rinchiuso i salassi sconfitti negli scontri che li videro a lungo contrapposti. Infine “[...] alcuni sarcofaghi, frantumi di colonne e diverse anticaglie che di tempo in tempo si rinvennero nel'agro di Palazzo inducono a credere che in questo luogo fosse una stazione dei romani” (CASALIS, 1846, p. 62). Attualmente del complesso sopravvivono ancora resti di torri e muri conservati fino a 5 m di altezza, realizzati con pietre legate da malta grigia di buona qualità. Lo spessore del muro meglio conservato è rimarchevole e raggiunge il 1,20 m di portata; da questo sporgono verso sud tre strutture di eguale spessore, poste alla distanza di 26 m, che sembrano racchiudere ambienti di uguali dimensioni. La tecnica muraria è del tipo a sacco con paramento in ciottoli fluviali interi o spaccati, disposti faccia vista in file regolari. Nelle pareti si notano incavi per inserire complementi lignei. La potenza della cortina muraria e delle torri suggerisce la presenza di un castrum romano fortificato, posto in altura a funzione di protezione e controllo. Tuttavia la presenza di giardini culminanti con un'esedra collocata ai piedi della collina e la menzione di resti di colonne e marmi inducono a pensare che in origine doveva trattarsi di tutt'altro tipo di costruzione, molto probabilmente una grande villa suburbana. La presenza romana a Palazzo Canavese è diffusamente indiziata, oltre che da numerosissimi rinvenimenti ceramici di superficie, dal ritrovamento di numerose tombe in località Carcelle, nonché dalla scoperta nel 1885, di un tesoretto di monete d'argento, di cui alcune databili dal 217 al 20 a.C., dalla scoperta di un sarcofago, nei pressi della chiesa di S. Genesio, a quattro spioventi con acroteri non scolpiti di tarda età imperiale e infine dal ritrovamento di una stele funeraria con rappresentazione di tabernae