Durante la Comuna, se instala en el Pequeño Luxemburgo una Corte Marcial que juzga a los Federados. El palacio albergará la Prefectura local entre 1871 y 1879 ya que el Ayuntamiento había sido incendiado.

Habrá que esperar las leyes constitucionales de 1875 para que se instituya, en Francia, un Senado Republicano (1875-1940), que jugará un importantísimo papel durante la III República.

Durante la segunda guerra mundial, el estado mayor de la Luft-waffe-west ocupa el Palacio de Luxemburgo, hasta el 25 de agosto de 1944.

El Senado actual ha sabido adaptar el palacio, construido por María de Médicis a las necesidades de una asamblea política moderna, respetando escrupulosamente este excepcional tesoro de la arquitectura parisina.