Het Palais Galliera werd in 1879 in opdracht van de hertogin van Galliera gebouwd om haar kunstcollectie te huisvesten en is ontworpen door architect Léon Ginain. Het paleis, dat tussen 1879 en 1894 werd gebouwd, is geïnspireerd op de Italiaanse renaissancearchitectuur, met een gevel van gehouwen steen, statige trappen, mozaïekvloeren, ruimtes met koepels, terrassen en galerijen die uitkijken op de tuin.
Hoewel het oorspronkelijk bedoeld was als museum voor beeldende kunst, is de collectie van de hertogin nooit in Parijs terechtgekomen, en werd het gebouw na de opening in 1895 gebruikt voor wisselende tentoonstellingen en culturele evenementen. In de loop van de 20e eeuw veranderde de rol ervan geleidelijk, en in 1977 wijdde de stad Parijs het aan de mode. De afgelopen jaren is het museum uitgebreid met de Gabrielle Chanel-zalen op het tuinniveau, waardoor het Palais Galliera meer ruimte heeft gekregen om de modegeschiedenis te presenteren en tegelijkertijd kwetsbare kledingstukken te beschermen via zorgvuldig samengestelde tentoonstellingen. Tegenwoordig weerspiegelt de architectuur zowel de aristocratische oorsprong als de moderne identiteit van het museum als het modemuseum van Parijs.