Palais construit au début du XVII{{e}} siècle, sur commande de la régente Marie de Médicis, sur le domaine dit « de Luxembourg » du fait d'un hôtel du XVI{{e}} siècle qui appartenait au duc de Luxembourg, devenu l'actuel Petit Luxembourg.
Ce palais est présent sur les [[plans de Paris en 1760 et 1771]], il est noté palais d'Orléans ou de Luxembourg. Le palais du Luxembourg était alimenté en eau par l'[[aqueduc Médicis]].