По контракту, заключенному с Марией Медичи, Соломон де Бросс обязывался построить в соответствии с чертежами и сметой дворец общей стоимостью в 750 000 ливров, получая в год заранее установленную оплату в размере 2400 ливров.
Чтобы лучше наблюдать за работами, архитектор и его сын на время строительства разместились в Люксембургском особняке, что оказалось весьма предусмотрительно: возникли непредвиденные трудности из-за того, что дворец строился на месте бывших карьеров, и пришлось предварительно укреплять грунт. Это отодвинуло начало работ до 1617 года, а после 24 апреля — убийства Кончили, которое повлекло за собой ссылку Марии Медичи в Блуа — они и вовсе прекратились.
С возвращением Марии Медичи в 1620 году работы снова возобновились, но к этому времени цены выросли, произошли разрушения, некоторые части здания пришлось перестраивать. Она поручила своему суперинтенданту финансов г-ну де Ришелье лично следить за строительством. Ришелье решил, что Соломон де Бросс прикарманил деньги.
Отношения между королевой и ее архитектором осложнились. Выплаты были приостановлены. Де Бросс прекратил строительство, хотя ему приказывали немедленно начать работы. Королева не знала, как справиться с такими заботами. Но 24 марта 1624 года права подрядчика были переданы г-ну Марену де Ла Валле, а Соломон де Бросс оставался архитектором дворца с тем же жалованьем. Строительство возобновилось, и в 1625-м Мария Медичи торжественно открыла большую галерею первого этажа в западном крыле дворца, украшенную 24 роскошными полотнами Рубенса из «Истории Марии Медичи».
Наконец-то королева-мать была у себя дома. Ее спальня занимает одну из самых красивых комнат: именно здесь разыграется ключевая сцена Дня одураченных 11 ноября 1630 года.
Однако полностью строительство будет закончено только в 1631-м. Когда в 1626 году Соломон де Бросс умер, Мария Медичи заменила его на Жака Лемерсье, восходящую звезду французской архитектуры — своей карьерой он был обязан Ришелье: кардинал поручал ему строительные работы по расширению Лувра, он строил часовню Сорбонны, замок и церковь в Рюэйле, замок и новый город Ришелье, но главное — Пале-Руайаль.
Современники единодушно восхищались дворцом. Жермен Брис в своем Новом описании города Парижа и всего того, что в нем есть замечательного, не скрывает восторга: «Из всех приметных больших зданий Парижа и даже всего королевства нет ничего прекраснее этого великолепного дворца. Можно даже добавить, что если полагаться на мнение людей знающих и судящих без предубеждения, то и во всей Италии немного найдется более гармоничных и благородно украшенных зданий, чем это. Мария Медичи ничего не пожалела, чтобы оставить будущим поколениям памятник, достойный величия и щедрости ее рода. И можно сказать, что в Европе есть очень мало зданий, где искусство проявилось бы с таким совершенством и такой величественностью».
Вход во дворец находился, как и сейчас, со стороны улицы Турнон. Четырехугольный портик, украшенный статуями, увенчан куполом с круглой башенкой и обрамлен длинной крытой галереей в тосканском стиле: первый этаж с террасой, откуда открывается прекрасный вид на улицу Турнон. По обе стороны от портика располагаются угловые павильоны по три этажа каждый: первый этаж в тосканском стиле сочетается с портиком, второй этаж — в дорическом стиле, третий — в ионическом. Длина фасада, выходящего на улицу, 89 метров. Позади портика открывается почетный двор, по обе стороны от которого начинаются два боковых крыла — на восток и запад — длиной 25 метров, имеющие надстройку над первым этажом, образующую, таким образом, открытую галерею. Оба крыла сходятся к основному трехэтажному зданию, окруженному четырьмя угловыми павильонами. Фасад, выходящий в сад, имеет такую же длину, как и фасад, выходящий на улицу Вожирар — 89 метров. На уровне второго этажа располагается большая терраса с перилами, с которой Мария могла любоваться великолепным партером, расположенным на одной оси с дворцом.
Королева решила расположиться в западном крыле справа от входа. Галерея второго этажа была расписана Рубенсом. Туда выходит спальня королевы. Она «красивая, большая, квадратная, с великолепным по отделке и позолоте камином, украшенным двумя большими серебряными подставками. Кровать закрывает полог, поддерживаемый серебряными стойками».