Le palais d'Orsay, qui abritait la Cour des comptes et le Conseil d'État, avait brûlé lors de la Commune. À la veille de l'Exposition universelle de 1900, l'État cède le terrain à la Compagnie des chemins de fer d'Orléans, qui, défavorisée par la position excentrique de la gare d'Austerlitz, projette de construire à la place du palais d'Orsay une gare terminus plus centrale. En 1897 la compagnie consulte trois architectes : Lucien Magne, Émile Bénard et Victor Laloux. Les contraintes liées au site – élégance du quartier, voisinage des palais du Louvre et de la Légion d'honneur – imposent aux concurrents un défi : intégrer la gare dans son élégant cadre urbain. Victor Laloux, qui vient d'achever l'hôtel de ville de Tours, est choisi en 1898.

La gare et son hôtel, construits en deux ans, sont inaugurés pour l'Exposition universelle, le 14 juillet 1900. À l’extérieur, Laloux masque les structures métalliques de la gare par une façade en pierre de style éclectique. À l’intérieur, le modernisme s'impose : plans inclinés et monte-charge pour les bagages, ascenseurs pour les voyageurs, seize voies en sous-sol, services d'accueil au rez-de-chaussée, traction électrique. Le grand hall est précédé le long du quai d'un vestibule et d'un porche ouvert.