عند انهيار الإمبراطورية الثانية، عاش قصر لكسمبورغ ساعات مأساوية. خلال حصار باريس، في 1870، حولت البناية إلى مستشفى وأثناء بلدية باريس (حكومة ثورية لباريس)، في 1871، انعقدت فيه محكمة. وأطلقت النّار على المحكوم عليهم بالإعدام في الحديقة.
بعد هذه الأحداث أوى القصر لبعض السنوات، دائرة السين، التي خرّبها حريق بلدية باريس، ورجع إلى عادته البرلمانية عندما حدد قانون 22 يوليو 1897 مقر الغرفتين وعين قصر لكسمبورغ مقر مجلس شيوخ الجمهورية الثالثة.
بقى قصر لكسمبورغ مقر المجلس الأعلى حتى 1940، تاريخ احتلاله من طرف أركان سلاح الجو الألماني. كان في أغسطس 1944، آخر مبنى يحرر في باريس، وأحد المحلات أين جرت أشرس الصراعات.
بعد الاستقلال، أصبح القصر مقر المجلس الاستشاري المؤقت، ومن يوليو إلى أكتوبر 1946، استضاف مؤتمر السلام، الذي جمع ممثلي الدول المنتصرة الأربع. في أواخر 1946، عُين القصر مقرا لمجلس الجمهورية وفي 1958 مقرا لمجلس شيوخ الجمهورية الخامسة
منذ الحرب العالمية الأخيرة، شاهد القصر أشغال عديدة لملائمة احتياجات المؤسسة البرلمانية الحديثة، مع المحافظة على طابعه الهندسي والتاريخي.
