Com a Revolução abre-se uma nova página da história do Palácio de Luxemburgo. A antiga residência real e principesca, declarada bem nacional em 1791, foi transformada em prisão em 1793. Sob o regime do Terror, foram aí encarcerados perto de mil aristocratas e grandes nomes da política. O palácio devastado após a Revolução “é a imagem da desolação”.
A partir de 1795, abre-se para o Palácio de Luxemburgo um novo destino: a sede do Directório. Foram efectuados trabalhos de restauro que atingiram a sua magnitude quando em 1799, após o golpe de Estado de Napoleão Bonaparte de 18 de Brumário (9 de Novembro de 1799), o palácio foi afectado ao Senado conservador.
O arquitecto Jean-François Chalgrin foi o principal artesão da reconversão do palácio em sede de uma assembleia política. Foram feitas no interior do edifício grandes transformações. Foi introduzida uma imponente escadaria de honra na ala este. Com os seus quarenta e oito degraus de só um único lanço e um único patamar, todo o conjunto é majestoso. O espaço assim liberado permitiu criar, no primeiro andar, uma sala das sessões, que é o coração da instituição senatorial. Nesta sala, magnificamente decorada, foi proclamado o Império em 1804.
Na Restauração, o Palácio de Luxemburgo tornou-se na Câmara dos Pares de França, segunda câmara do Parlamento. A instituição tem igualmente vocação para se instituir em Supremo Tribunal de Justiça para julgar os crimes de alta traição ou os atentados à segurança do Estado. Em 1815, foi aí condenado à morte o marechal Ney.
Durante a Monarquia de Julho, o palácio sofreu as mais importantes transformações de sempre. Em 1835, a sala de sessões, concebida originalmente para oitenta senadores, revelou-se demasiado exígua para os duzentos e setenta pares de França. Para criar novos espaços adaptados ao trabalho parlamentar, o novo arquitecto, Alphonse de Gisors, estende a fachada do lado do jardim trinta e um metros, e remodela o primeiro andar, criando uma sala de sessões, uma biblioteca e várias salas de trabalho. O jardim foi transformado, tendo agora lugar nos seus terraços vinte estátuas de rainhas da França e de mulheres famosas.
A última transformação importante do palácio foi a criação prestigiosa de uma galeria do trono (a actual Sala de Conferências) destinada ao novo Senado imperial. Foi aí organizada uma recepção em Fevereiro de 1853, aquando do casamento de Napoleão III com a imperatriz Eugénia.
