1642年起，加斯东·德·奥尔良(Gaston d'Orléans)，其遗孀和两个女儿－蒙邦西耶女公爵(Duchesse deMontpensier)和纪斯女公爵(Duchesse de Guise)曾先后入主卢森堡宫。纪斯女公爵于1694年将卢森堡宫赠送给路易十四。1715年，卢森堡宫又转归到摄政王菲利浦·德·奥尔良(即奥尔良公爵)名下；后者又将其传给两位女儿－贝里女公爵和西班牙前王后路易丝－艾丽莎白·德·奥尔良。路易十六把这座宫殿送给他的弟弟普罗旺斯伯爵，也即后来的路易十八。法国大革命时，路易十八被赶出了卢森堡宫。
卢森堡宫在1795年督政府时期(Directoire)，而后又于1799年年底用作保守党参议院之前，曾一度当过监狱。卢森堡宫成为参议院后，曾作了大规模的修缮，以便适应新的议会功能需要。宫内布局也于1799年至1805年间由由建筑师夏尔格兰(Chalgrin)作了彻底变动。通往二楼的主楼梯被从大楼中间部位移至大楼西侧，由此腾出空间，用于修建会议大厅。
1814年，卢森堡宫被定为贵族院所在地。为了解决七月王朝时期增加议员后会议厅座席紧缺，建筑师阿尔封斯·德·基索尔(Alphonse de Gisors)把大楼朝南的正面往公园前移三十米，从而获得了足够空间，修建了如今依然保持原状的图书馆和半圆会场。拿破仑三世下令取消了主楼三个大厅之间的隔墙，形成了原先称为“御座厅”、现在改名为“聚会厅”的大长廊。第二帝国时期，卢森堡宫复归参议院；1848年时，曾经昙花一现的“第二共和国劳工委员会”便设在那儿。
卢森堡宫的内部陈设多为新哥特式风格；图书馆天花板饰画为德拉库瓦(Delacroix)的作品；此外还有樊图尔登(Van Thulden)的圆形画像、让·莫尼埃(Jean Monnier)的天花板装饰画，等等。