Bâti de 1897 à 1900 pour l'Exposition universelle, face au Grand Palais, le Petit Palais de Charles Girault devient le musée des Beaux-Arts de la Ville de Paris.
En 1896, la Ville ouvre un concours pour remplacer le palais de l'Industrie, démoli cette année-là, par deux palais, un grand et un petit, de part et d'autre d'une avenue nouvelle, l'avenue Nicolas-II, qui relie les Champs-Élysées aux Invalides par le pont Alexandre-III. Charles Girault l'emporte à l'unanimité du jury pour le petit, et touche une prime de 5 000 francs ; il aura aussi la haute main sur le Grand Palais, dont les façades sont confiées à d'autres architectes. Les travaux durent de l'automne 1897 à avril 1900.
Le palais s'organise autour d'un jardin en demi-cercle, bordé d'un péristyle à colonnes toscanes. La façade, longue de près de 125 mètres, s'ouvre par un porche monumental surmonté d'un dôme ; Jean-Antoine Injalbert y sculpte La Ville de Paris protégeant les Arts. Girault a voulu des salles éclairées par la seule lumière du jour : verrières, coupoles transparentes, larges baies.
Après l'Exposition, le bâtiment devient musée. Il reçoit les chefs-d'œuvre de la collection de la Ville et, en 1902, le legs de plus de 20 000 œuvres d'Auguste Dutuit. Quant aux achats, ils se portent surtout sur des « petits maîtres », au prix modéré et sans avant-gardisme, que le XXe siècle a pour la plupart oubliés. Inscrit monument historique en 1975, le Petit Palais est géré depuis 2013 par Paris Musées.
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