Palais Galliera blev opført i 1879 på bestilling af hertuginden af Galliera med henblik på at huse hendes kunstsamling og blev tegnet af arkitekten Léon Ginain. Slottet, der blev opført mellem 1879 og 1894, er inspireret af den italienske renæssancearkitektur og har en facade af tilhugget sten, storslåede trapper, mosaikgulve, rum med kuppeltag, terrasser og gallerier med udsigt til haven.
Selvom bygningen oprindeligt var tænkt som et kunstmuseum, kom hertugindens samling aldrig til Paris, og efter indvielsen i 1895 blev bygningen brugt til skiftende udstillinger og kulturelle arrangementer. I løbet af det 20. århundrede ændrede stedets rolle sig gradvist, og i 1977 dedikerede Paris kommune det til mode. I de seneste år er museet blevet udvidet med Gabrielle Chanel-gallerierne på haveplan, hvilket har givet Palais Galliera mere plads til at præsentere modehistorien og samtidig beskytte de sarte beklædningsgenstande gennem omhyggeligt sammensatte udstillinger. I dag afspejler bygningens arkitektur både dens aristokratiske oprindelse og dens moderne identitet som Paris’ modemuseum.