第二帝国崩溃后,卢森堡宫经历了悲剧性的时刻。在1870年围攻巴黎时,这座建筑改为医院。在1871年巴黎公社时又改为法院,许多被判处死刑的囚犯即在花园中被执行枪决。

这些事件过后,因塞纳省行政公署在巴黎的办公大楼毁于火灾,此宫曾在数年中作为其公署所在地。而后,1879年7 月22日的法律恢复了卢森堡宫传统的议会用途,重新确定了两院院址在巴黎,并将卢森堡宫定为第三共和国参议院所在地。

上议院位于卢森堡宫直至1940年,这所宫殿被德国空军总参谋部占领为止。1944年8月,这里是巴黎最后解放的建筑物之一,也是战斗最为激烈的地方之一。

解放后,这座宫殿成为临时咨询议会所在地。其后,于1946年7至10月间,此宫迎接了有四个战胜国出席的和平大会。1946年底,这座宫殿成为共和国参议院。1958年成为第五共和国的参议院。

最后一次世界大战结束后,卢森堡宫经历了多次整修以适应现代议会机构的需要,同时又保持了其建筑风格和历史特色。