Non è possibile risalire con certezza alla data di costruzione del palazzo Cannavina.
E' possibile però ipotizzare la sua edificazione tra il secolo XVII e l'inizio del XVIII, valutando alcune caratteristiche stilistiche: il palazzo è dotato infatti di un imponente portale barocco.

In origine il palazzo era di proprietà dei feudatari di Campobasso, la famiglia Carafa, che si estinse senza lasciare eredi.
L'edificio divenne successivamente di proprietà dei Baroni di Campobasso fino al 1742.

Dal 1742 al 1783, il palazzo appartenne al demanio, fino a quando venne venduto a don Michelangelo Salottolo.
L'edificio in precedenza era stato concesso all'Università di Campobasso, che ne aveva fatto la residenza del giudice della Corte di Giustizia del capoluogo molisano.

Il palazzo diventò di proprietà dei Cannavina soltanto più tardi grazie all'acquisto da parte di Giulia Petrella, vedova di Leopoldo Cannavina.