El Palacio de Luxemburgo es un monumento de principios del siglo XVII. Fue encargado en 1615 por María de Médicis al arquitecto Salomón de Brosse. Actualmente es la sede del Senado de Francia.
El Palacio de Luxemburgo servía más como residencia secundaria que como palacio oficial urbano. Su planta corresponde a la característica de los palacios franceses, como el de Verneuil en el que intervino Salomón Borsse. Tiene un patio cuadrado, la Corte de Honor, un salón de entrada coronado por una cúpula, la Cúpula Tournon y pabellones repetidos en el cuerpo de la vivienda. Fue habilitado en la década de 1720 para alojar a la Reina Viuda de España, Luisa Isabel de Orleáns, hija del regente Duque de Orleáns.
El Palacio de Luxemburgo es el resultado de la libre inspiración tomada del Palacio Pitti, Florencia, Italia, solicitado por María de Médicis que, aburriéndose en el Louvre deseaba encontrar el espíritu florentino y la dulzura que le transmitía, especialmente a través del empleo del almohadillado de piedra en la arquitectura del edificio más que la mezcla de ladrillo y piedra, como la que se encuentra, por ejemplo, en el pabellón de caza del Palacio de Versalles.
La parte derecha del palacio estaba reservada para la reina, y la de la izquierda para Luis XIII. Una serie de cuadros se había encargado a Rubens para cada uno de sus departamentos, pero sólo el destinado a María de Médicis se llevó a cabo, se terminaron 13 telas que se pueden ver expuestas en una sala de el Louvre.
Los jardines del palacio están abiertos al público y constituyen una de las principales superficies arbóreas en el interior de París. Son considerados como los más bellos de París. Los jardineros que los cuidan procuran que su belleza prevalezca durante todas las estaciones del año.
La entrada del Palacio se sitúa al norte y la fachada principal está orientada al sur y da sobre el Jardín del Luxemburgo.
Este jardin es el más céntrico y popular parque de París, se encuentra en el sexto distrito (arrondissement), en el Barrio Latino, a cien metros de la Sorbona y del Panteón. Es de estilo neoclásico, con calles dispuestas simétricamente alrededor del estanque octogonal central.
María de Médicis, gracias a la inmensa riqueza de su familia, dueña de un banco con sucursales en toda Europa, compró poco a poco los terrenos adyacentes, donde se encontraba un convento (que no fue fácil desalojar). Sin embargo, los jardines alcanzaron su dimensión máxima solamente en 1792.
El barón Haussmann, quien remodeló toda la ciudad construyendo grandes avenidas y destruyendo barrios enteros, amputó el parque en varios puntos para dejar espacio a sus bulevares, a pesar de las protestas de los vecinos (el jardín abría ya al público de vez en cuando).
Tanto el palacio como los jardines sufrieron las vicisitudes de sus propietarios, y quedaron casi abandonados en varias ocasiones. El palacio fue transformado en prisión cuando estalló la Revolución Francesa. Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes lo utilizaron como cuartel y construyeron un búnker en el jardín.
Desde el inicio del siglo XXI, el Senado francés se ha empeñado en organizar exposiciones en el jardín: esculturas modernas y fotografías principalmente. En 2004 participó en las festividades del año de China con fotos gigantes de este país. Una de las motivaciones de este mecenazgo es mejorar la imagen del Senado, que no es elegido por sufragio universal en Francia y cuya misión suele ser mal entendida por los ciudadanos.
El parque ofrece campos de tenis, lugares para jugar a la petanca y poneys para los niños.
Del jardín inicial sólo queda un monumento: la fuente de María Médicis, que también fue amputada por una parte y ampliada por otra.