La sua edificazione fu promossa dalla regina Maria de' Medici, quando suo figlio Luigi XIII divenne maggiorenne e quindi cessò la sua reggenza. Volle un palazzo in una zona allora periferica, un po' come aveva fatto la sua lontana parente Caterina de' Medici con il Palazzo delle Tuileries. L'aspetto del palazzo, realizzato da Salomon de Brosse dal 1617, ricorda sia Palazzo Pitti di Firenze (per l'uso del bugnato) sia una villa di campagna, circondata dai vasti Giardini del Lussemburgo. L'edificio, importante esempio di architettura barocca francese, ha una pianta a U con un porticato al pian terreno e due ali laterali dove erano alloggiati gli appartamenti privati della famiglia reale