Au 17 de la rue de Vaugirard, le Palais du Luxembourg est l'un des monuments les plus chargés d'histoire de Paris. Construit pour Marie de Médicis au début du XVIIe siècle — inspiré du Palazzo Pitti florentin qu'elle avait connu enfant —, il devient très vite le théâtre de retournements spectaculaires. En novembre 1630, lors de la fameuse Journée des Dupes, c'est dans le pavillon dit Petit Luxembourg que Richelieu, se croyant perdu, attend son sort avant que Louis XIII ne lui renouvelle sa confiance. Plus tard, Jean de La Bruyère y loge sous la protection du Grand Condé, et rédige sans doute une partie de ses Caractères à quelques pas des jardins.
La Révolution métamorphose le palais en enfer de pierre. Dès fin 1792, il devient prison — la « Maison Nationale de Sûreté » — où s'entassent les figures les plus illustres de la Terreur : Danton, Desmoulins, Hébert, Fabre d'Églantine, Hérault de Séchelles. Jacques-Louis David, lui aussi incarcéré, peint depuis sa cellule une vue mélancolique des jardins ; Joséphine de Beauharnais y est également enfermée. Des mouchards comme Wiltcheritz renseignent Fouquier-Tinville sur les conversations des détenus. Le 9 Thermidor, ce même Wiltcheritz refuse d'accueillir Robespierre, qui demande alors à être conduit rue de Jérusalem.
Après la Terreur, le palais enchaîne les vies : siège du Directoire en 1795, où Bonaparte vient présenter le traité de Campo-Formio ; résidence du Premier Consul après le 18 Brumaire ; affecté au Sénat dès 1800 — fonction qu'il conserve. En 1848, Louis Blanc y préside la Commission du gouvernement pour les travailleurs et y arrache le décret contre le marchandage. En mai-juin 1871, une cour martiale s'installe dans ses salles du rez-de-chaussée : des Fédérés sont fusillés contre les murs mêmes du palais, rue de Vaugirard. En 1880, Victor Hugo, sénateur, y fait adopter l'amnistie des Communards. Pendant l'Occupation, Hermann Göring en fait le QG de la Luftwaffe ; en août 1944, il faut cinq chars de Leclerc pour en déloger les derniers défenseurs allemands.
- XVIIe siècle Palais de Marie de Médicis, puis résidence royale et princière (Grand Condé)
- fin 1792 — 1794 Maison Nationale de Sûreté (prison de la Terreur)
- 1795 — 1799 Siège du Directoire et résidence de directeurs (Petit Luxembourg)
- 1800 — 1814 Résidence consulaire puis Sénat de l'Empire
- 1815 — 1940 Siège du Sénat (Chambre des Pairs sous la Restauration, Sénat républicain)
- 1958 — aujourd'hui Sénat de la République française
Le Palais du Luxembourg abrite aujourd'hui le Sénat de la République française. Les jardins, ouverts au public, restent l'un des espaces verts les plus aimés des Parisiens. Des visites du palais sont organisées ponctuellement, notamment lors des Journées du Patrimoine. En 1995, un disque de bronze marquant le passage du méridien de Paris a été apposé dans les parages.