Het paleis werd gebouwd in opdracht van [[Maria de' Medici]]. Na de dood van [[Hendrik van Navarra|Hendrik IV]] in 1610 wilde zijn weduwe Maria de' Medici niet meer op het [[Louvre]] wonen. Maria besloot om een eigen paleis te laten bouwen dat gingmoest lijken op het [[Palazzo Pitti]] in [[Florence (stad)|Florence]], waar ze vandaan kwam en haar kinderjaren had door gebrachtdoorgebracht. In 1612 kocht Maria het herenhuis van hertog [[Frans van Luxemburg]] en verschillende gebouwen erom heen. In 1615 nam haar architect [[Salomon de Brosse]] de bouw ter hand. in 1621 kreeg [[Peter Paul Rubens]] de opdracht om 24 grote, allegorische schilderijen te maken met als onderwerp het leven van de koningin. DeDeze doeken hangen tegenwoordig in de [[Galerie Médicis]] in het [[Louvre]].
Maria betrok het paleis in 1625, maar haar verblijf was van korte duur doordatomdat ze zich hevig begon te verzettenverzette tegen het beleid van [[kardinaal Richelieu]], die in feite regeringsleider was. De samenzweerders werden gearresteerd en Maria werd in 1630 verbannen naar [[KeulenCompiègne]]. DaarZij stierftrok vervolgens naar Brussel en naar Amsterdam, en uiteindelijk naar Keulen waar zij in 1642 in armoedestierf. Het paleis kreeg zijn naam Luxembourg terug en bleef eigendom van de kroon tot de [[Franse Revolutie]].
Tijdens de revolutie werd het paleis gebruikt als gevangenis en in 1790 werden de tuinen uitgebreid tot aan het einde van de Avenue de L'Observatoire. Uiteindelijk werd het paleis een plaats van samenkomst voor verschillende parlementaire vergaderingen: het [[directoire]], het consulat en de sénat.
