Poco dopo la Rivoluzione del 1848, il 2 dicembre 1851, Luigi Napoleone Bonaparte ristabilisce un Senato. Durante la Commune di Parigi, il generale de Sissey installa la corte marziale che giudica i confederati al Piccolo Lussemburgo, che dopo l'incendio del Municipio accogliera la prefettura della Seine dal 1871 al 1879.

Durante la seconda guerra mondiale, il grande statomaggiore della Luftwaffe-west occupa il Palazzo, fino al 25 agosto 1944.

Alla fine del conflitto il Lussemburgo torna ad essere la dimora dell'alta assemblea (detta Consiglio della Repubblica dal 1946 al 1958, poi ridiventata Senato all'epoca della Quinta repubblica). Il palazzo che fu principesco ed è oggi repubblicano rimane una delle dimore ufficiali più eleganti di Parigi.