La galerie royale du Luxembourg, crée par ordonnance de Louis XVIII, ouvre en 1818 pour présenter les œuvres des artistes vivants. Le musée ferme le 15 octobre 1885 en vue d’un déménagement. En 1888, il s’installe à l’Orangerie du Luxembourg, au moment où le Sénat retourne au Palais.

En 1937, à l’occasion de l’exposition internationale, ses collections sont transférées dans le nouveau bâtiment construit quai de Tokyo. L’ouverture du nouveau musée national d’art moderne est retardée par la guerre et n’est effective qu’en 1947.

Noter qu'en 1979, le Sénat décide de rouvrir le musée du Luxembourg afin qu'il accueille des expositions temporaires mettant en valeur les œuvres des musées de province, par exemple « Les peintres de la couleur en Provence », « Emile Gallé », « Jean Lurçat », « Trésor d’orfèvrerie gallo-romain ».