Nach den Wirren der Revolution wurden in dem von seinen Vorbesitzern verlassenen Gebäude staatliche Institutionen vom neuen Regime untergebracht.
Zunächst war der Palast Sitz des Verwaltungsrates, dann der des "Sénat Conservateur" infolge des Gesetzes vom 24. Dezember 1799.
Nun bekam der Architekt Jean-François Chalgrin den Auftrag, den Bau seiner neuen Bestimmung anzupassen. Er sollte möglichst viel Platz gewinnen, in erster Linie für die parlamentarische Versammlung. Er gestaltet die Innenräume radikal um, bewahrt aber den Großteil der äußeren Form des Gebäudes. Chalgrin errichtet den Plenarsaal an der Stelle der Großen Treppe von Salomon de Brosse und verändert dadurch die innere Ordnung des gesamten Palastes. Er errichtet einen neuen Eingang in der Mitte des Westflügels und entfernt die Decke der Rubensgalerie, um dort eine geradläufige Monumentaltreppe zu bauen.
Die häufigen Wechsel der Regierungen vervielfachten die Anzahl der Volksvertreter, die im Luxembourg Palast tagen mussten. Unter Louis-Philippe waren es 271 Pairs; sie fanden nicht ausreichend Platz in dem von Chalgrin entworfenen kleinen Plenarsaal, so dass der neue Architekt, Alphonse de Gisors, das Gebäude abermals vergrösserte, indem er die Südfassade auf Kosten des Gartens versetzte. Die um 31 Meter verschobene Fassade nimmt im Großen und Ganzen die alten Proportionen wieder auf, ohne jedoch den ursprünglichen Bau genau nachzubilden.
Der neue von Gisors entworfene Plenarsaal besteht, wie der von Chalgrin, aus zwei gegeneinander gerichteten Halbkreisen. Die Wände sind getäfelt und die Monumentalskulpturen von Turgot, Colbert, Malesherbes und anderen beherrschen den Versammlungsraum. Der frei gewordene Platz anstelle des ehemaligen Plenarsaals und angrenzender Säle wird zur Throngalerie umgebaut (heute "Salle des Conférences"). Sie wurde 1853 fertig gestellt. Die Galerie sollte durch Größe und Überfluß an Zierrat mit der Apollo-Galerie im Louvre wetteifern. Somit gibt sie eine schöne Vorstellung des prächtigen Stils des Zweitens Kaiserreiches.
