Le palais de Chaillot est situé sur la colline de Chaillot à Paris, dans le 16e arrondissement, place du Trocadéro-et-du-11-Novembre. Il a été réalisé lors de l'exposition universelle de 1937 par les architectes et grands prix de Rome Léon Azéma, Jacques Carlu et Louis-Hippolyte Boileau, en lieu et place de l'ancien Palais du Trocadéro.
Le couvent de la Visitation qui se trouvait depuis 1651 sur la colline de Chaillot fut détruit après la Révolution. L’esplanade vide qui résultait de cette destruction suscita de nombreux projets qui n'aboutirent pas, avant que ne soit réalisé en 1878 l'ancien Palais du Trocadéro.
Le palais du Roi de Rome est un édifice projeté par l'empereur Napoléon Ier pour être la résidence de son fils. Il devait être construit sur la colline de Chaillot et être et le centre d'une cité impériale administrative et militaire. C'est en février 1811 que Napoléon Ier décida la construction de cet édifice et qu'il décida de baptiser Palais du Roi de Rome dès avant la naissance de son fils. Ce sont les architectes Charles Percier et Pierre-François-Léonard Fontaine qui furent chargés de sa réalisation.
La « villa Trocadéro » envisagée par Antoine-Marie Peyre en 1824 est un projet immobilier centré sur une place semi-circulaire laissant aux acquéreurs le choix de l'architecture. Le nom « Trocadéro » évoque la victoire du duc d'Angoulême au fort du Trocadéro lors de l'expédition d'Espagne de 1823.
En 1839, Camille Moret conçut un projet de tombe de Napoléon Ier sur la colline de Chaillot et en 1841, Hector Horeau proposa d'ériger une statue colossale de Napoléon de 30 m de haut.
Le sculpteur Antoine Étex, qui proposait en 1848 un monument à la liberté, désirait en 1858 un « phare ou fontaine monumentale » au centre d'une place circulaire accueillant le palais impérial et les hôtels des ministères. En 1868, Hector Horeau propose un nouveau projet envisageant une statue colossale de la « France intelligente éclairant le monde ». Mais rien de tout cela ne fut réalisé.
L'ancien Palais du Trocadéro fut construit pour l'Exposition universelle de 1878 sur les plans des architectes Gabriel Davioud et Jules Bourdais, avec des jardins de l'ingénieur Alphand. Lors de l'Exposition universelle de 1937, le bâtiment fut détruit et remplacé par le Palais de Chaillot, qui en garda une partie de l'ossature et la configuration de deux ailes en demi-cercles.
Le Palais de Chaillot accueille dans son aile Ouest le Musée de l'Homme et le Musée de la Marine. La Cité de l'architecture et du patrimoine (anciennement Musée national des Monuments français) se trouve dans l'aile Est. De 1963 à 2005, la Cinémathèque française ainsi que le Musée du Cinéma y étaient installés, avant qu'ils ne déménagent dans le quartier de Bercy.
Le Palais de Chaillot abrite plusieurs musées dont le musée de l'Homme, de la Marine, le Théâtre national de Chaillot, ainsi que la Cité de l'architecture et du patrimoine (Musée des monuments français, École de Chaillot et Institut français d'architecture - IFA). La restructuration de l'aile de Paris s’est accompagnée du déménagement définitif de la cinémathèque française à Bercy.
C'est dans ce palais que l'Assemblée générale des Nations unies adopta la Déclaration universelle des droits de l'homme le 10 décembre 1948. Les inscriptions sur le fronton du Palais sont l'œuvre du poète Paul Valéry :
« Il dépend de celui qui passe
Que je sois tombe ou trésor
Ami n'entre pas sans désir »
Que je parle ou me taise
Ceci ne tient qu'à toi
« Tout homme crée sans le savoir
comme il respire
sa peine bien aimée le fortifie »
Mais l'artiste se sent créer
Son acte engage tout son être
« Choses rares ou choses belles
Ici savamment assemblées instruisent l'œil à regarder
Toutes choses qui sont au monde »
Comme jamais encore vues
« Dans ces murs voués aux merveilles
J'accueille et garde les ouvrages
L'une n'est rien sans l'autre »
De la main prodigieuse de l'artiste
Égale et rivale de sa pensée
De sa construction à 1972, le palais de Chaillot a abrité un orgue prestigieux, l'ancien orgue du Trocadéro, devenu aujourd'hui celui de l'auditorium Maurice-Ravel de Lyon.