Il siège d'abord à Lyon par « territoire emprunté ». Le 12 décembre 1696, le Duc du Maine, Louis Auguste de Bourbon, impose aux magistrats de résider à Trévoux. Dans ce but, il fait édifier un nouveau bâtiment en dehors de l'enceinte médiévale. Le gouverneur et Premier magistrat, Claude Cachet de Montézan, est chargé avec son fils Benoît de construire le nouveau parlement. Il est officiellement inauguré en 1703, bien que les travaux ne s'achèvent qu'au début du XVIII siècle. Entre 1715 et 1724, une deuxième campagne de travaux est menée par Jean Boissieux selon les plans de Deville, ingénieur du roi et directeur des Ponts et Chaussées de Lyon. Il construit ou aménage un greffe, des salles d' archives et une chapelle. Cette dernière, placée sous le vocable de saint Louis, est bénie le 13 décembre 1724.
La Dombes est rattachée au royaume de France en 1762 et sa chambre judiciaire est incorporée au parlement de Dijon en 1771. Le palais est alors transformé en Intendance. Sous le Premier Empire, il accueille la sous-préfecture, le palais de justice, ainsi que la gendarmerie, installée dans des dépendances du parlement. Entre 1817 et 1824, le bâtiment est en partie reconstruit ; on lui adjoint une chapelle et on implante un escalier d'honneur. En 1874, il fait l'objet de nouveaux travaux. La chapelle est démolie et des bureaux sont construits à son emplacement. L'ancien parlement abrite aujourd'hui le tribunal d'instance, le greffe et le service des impôts.