La construction d’un nouveau bâtiment
Étienne Arago déploie une énergie considérable pour faire admettre l’idée d’un nouveau bâtiment. Il obtiendra finalement du Sénat la construction de l’actuel édifice, inauguré en 1886, dont l’idée originale revient à Sadi Carnot.
Un Rapport du Sénat fait par M. Huguet, au nom de la commission de la comptabilité, "tendant à autoriser MM. les Questeurs à faire emploi des fonds libres de l’exercice 1884 pour créer un Musée des arts contemporains dans l’Orangerie Férou" permet la création et l’installation de ce nouveau musée. Le bâtiment est construit rue de Vaugirard, face à la rue Férou, perpendiculaire à l’Orangerie qui est parallèlement désaffectée afin d’y abriter les sculptures.
En 1895, le legs Caillebotte enrichit considérablement les collections du musée qui s’avère déjà trop exigu. Il permet à des toiles impressionnistes de pénétrer pour la première fois dans un musée public.
La fermeture du musée
En 1937, les collections sont transférées au Palais de Tokyo, nouveau Musée d’Art moderne, construit pour l’Exposition internationale de 1937. Le Musée du Luxembourg est alors désaffecté. En 1940, il abrite -pour très peu de temps- une partie des collections et des services de la Bibliothèque-Musée d’Histoire contemporaine. Après la guerre, les bâtiments du musée serviront de lieu de stockage pour la bibliothèque du Sénat.
Le nouveau musée du Luxembourg est inauguré le 1er avril 1886