Le 6 octobre 1789, Louis XVI, Marie-Antoinette et leurs enfants s'installèrent dans le palais après avoir été ramenés du château de Versailles par les émeutiers. Les Tuileries entraient dans la grande histoire : pendant 80 ans, le palais allait être la principale résidence des rois et des empereurs, ainsi que le théâtre d'événements politiques majeurs.
La distribution intérieure du château était la suivante:
Pendant la Révolution, l'ancien appartement de la Reine fut occupé par Marie-Thérèse de France et son frère, le dauphin Louis. Marie-Antoinette s'installa au rez-de-chaussée, côté jardin, tandis que Madame Elisabeth, sœur de Louis XVI, occupait le premier étage du pavillon de Flore.
La famille royale résida pendant trois ans dans le palais. Le 21 juin 1791, elle tenta de s'enfuir mais, arrêtée à Varennes, fut contrainte de regagner les Tuileries.
Puis, le 10 août 1792, à 7 heures du matin, elle fut contrainte de quitter le palais, assiégé par les émeutiers, pour aller se réfugier dans la salle du Manège, qui abritait alors l'Assemblée législative et qui se trouvait le long du jardin (à l'emplacement de l'actuel carrefour entre les rues de Rivoli et de Castiglione). La garnison de gardes suisses resta en place autour du palais désormais vide. Il fut envahi et pillé, et près de 600 gardes moururent soit pendant le combat, soit ensuite massacrés par la foule. Une centaine d'entre eux parvint toutefois à s’échapper grâce à une partie de la population parisienne. Le 21 août, la guillotine fut dressée sur la place du Carrousel, à l'est du palais.
Le 10 mai 1793, la Convention s'installa aux Tuileries, dans la galerie des Machines. Le palais reçut alors le nom de palais national. Le Comité de salut public occupa la Petite-Galerie tandis que Comité de sûreté générale s'installait dans un hôtel particulier situé au nord de la cour du Carrousel, à proximité du pavillon de Marsan. De nombreux événements s'y déroulèrent, notamment la proscription des Girondins et la chute de Robespierre.
Sous le Directoire, les Tuileries abritèrent le Conseil des Anciens (1795-1799).
Le 19 février 1800, Napoléon Bonaparte, Premier Consul, s'installa au palais. Il prit pour logement le premier étage, occupant l'ancien appartement du Roi (il dormait dans la chambre de Louis XIV, Louis XV et Louis XVI). Si Cambacérès, deuxième Consul, préféra résider à l'hôtel d'Elbeuf, le Troisième Consul Lebrun s'installa dans le pavillon de Flore.
Devenue maîtresse des lieux, la Commune fit des Tuileries le théâtre de fêtes et de concerts : des "concerts communards" eurent ainsi lieu dans le salon des Maréchaux. Le 10 mai 1871, une soirée artistique fut organisée au profit des blessés de la Garde nationale. Le 18, trois concerts consécutifs eurent lieu, attirant une foule immense. Ces concerts étaient, dans la pensée des organisateurs, le prélude à l'incendie du palais : ils voulaient s'assurer que la population accepterait l'idée de la destruction du palais. Installé aux Tuileries avec son état-major, le chef fédéré Bergeret déclara : « Quand je quitterai les Tuileries, les Tuileries seront en cendres ».
Les 22 et 23 mai, les communards Dardelle, Bergeret, Benot, Boudin et Mabeuf firent passer dans la cour cinq fourgons chargés de barils de poudre, bonbonnes de pétrole, de goudron liquide et d'essence de térébenthine qu'ils rangèrent sous le péristyle du pavillon central. Le 23, une trentaine de fédérés sous les ordres de Bénot, garçon boucher, Bergeret et Boudin parcourut tous les appartements du palais et aspergea murs et planchers à pleins seaux de pétrole. Un baril de poudre fut placé dans le vestibule du pavillon de l'Horloge, trois en bas de l'escalier d'honneur, tandis qu'un amas de matières inflammables était stocké dans le salon des Maréchaux. Ils enduisirent de goudron l'autel et l'orgue de la Chapelle et les boiseries du théâtre. Le feu fut allumé par Benet et l'incendie embrasa immédiatement tout l'édifice. Peu avant 9 heures du soir, l'horloge du palais s'arrêta sous l'action du feu. Vers 11 heures, une explosion secoua le pavillon central, laissant le dôme s'abîmer dans une gerbe de flammes.
Le palais brûla pendant trois jours, fondant les bronzes, réduisant les marbres en poussière. Bergeret et ses hommes, ayant commandé un repas froid, soupèrent sur la terrasse du Louvre en contemplant l'incendie. Le 27 mai, il ne restait plus des Tuileries que des pans de murs noircis.
Dès 1872, de nombreuses pétitions et requêtes furent déposées pour la restauration du palais, intégralement ou dans sa majeure partie. De fait, l'édifice était réparable, puisque seuls les planchers, la toiture et les décors s'étaient entièrement consumés. Des commissions parlementaires furent constituées : une commission sénatoriale écarta ainsi, en 1876, toute idée de voir disparaître les ruines. Haussmann, Lefuel et Viollet-le-Duc proposèrent des projets de sauvegarde des ruines ou de reconstruction d'un nouveau palais. La proposition principale consistait en la restauration de la seule partie centrale, isolée, des Tuileries, comprenant le pavillon de l'Horloge, les deux ailes et les deux pavillons du Théâtre et de Bullant, la Petite-Galerie et la galerie des Machines étant donc démolies.
Après maintes tergiversations, la Chambre des députés décida finalement en 1879 de démolir les ruines, qui furent rasées en 1883. Ne subsistèrent que les pavillons de Flore et de Marsan, ainsi que deux galeries jusqu'aux guichets du Louvre. Désormais, une vaste perspective s'étendait du jardin des Tuileries au palais du Louvre, laissant découvrir l'arc de triomphe du Carrousel, ancienne porte d'honneur désormais isolée au milieu d'une vaste esplanade.
Les vestiges du palais connurent de nombreuses destinations : la grille de la cour du Carrousel fut réutilisée dans le château de la famille Esterhazy ; des colonnes furent relevées dans une villa située à Suresnes, une autre à Marly, d'autres colonnes et des parties de mur sur l'île de Schwanenwerder, à Berlin Steglitz-Zehlendorf, au Collège Stanislas (Paris) ; de nombreuses pierres servirent à construire le château de la Punta, propriété du duc Jérôme Pozzo di Borgo, au-dessus de la baie d'Ajaccio ; d'autres vestiges furent rachetés par l'État et dispersés entre le jardin des Tuileries (au pied du musée du Jeu de Paume), les jardins du Trocadéro, ceux du Luxembourg et de Chaillot, dans la cour de l'École des beaux-arts, ... Mais le vestige le plus émouvant reste sans aucun doute le fronton du pavillon central et son horloge, toujours visibles dans le Square Georges-Cain, rue Payenne dans le 3e arrondissement. Enfin, de belles statues qui ornaient ce même fronton peuvent être admirées dans le hall qui se trouve sous l'arc de triomphe du Carrousel du Louvre. Le Figaro acquit des marbres qui furent détaillés en presse-papier et offert en prime à ses abonnés, tandis que Victorien Sardou recueillit une colonne pour son parc de Marly, le tailleur Worth des fragments de sculpture pour son jardin de Suresnes (devenu la Fondation Foch).
Quant à l'emplacement même du palais des Tuileries, il est aujourd'hui symbolisé par un petit panneau de mauvaise facture que peu de touristes sont en mesure de remarquer.
Plusieurs associations militent encore à ce jour pour la reconstruction à l'identique du palais. Il existe une copie (en plus petit) du Palais des Tuileries dans la cour du 4, rue du Faubourg-Montmartre. Ce bâtiment se trouvait probablement en façade du boulevard et a été caché par la construction d'un immeuble.
Depuis 2002, un Comité national pour la reconstruction des Tuileries milite pour la reconstruction à l'identique du palais des Tuileries, avec des fonds collectés auprès d'entreprises privées. Le coût est évalué à 350 millions d'euros d'après le Comité. Une commission d'études dirigée par Maurice Druon et composée de partisans du projet, instituée par arrêté ministériel, a rendu un rapport en février 2007. Ieoh Ming Pei, architecte du Grand Louvre soutient ce projet au nom de l'intégrité architecturale de l'ensemble Louvre-Tuileries, qui a constitué la trame du « Grand Dessein » et l'unique raison de l'extension du Louvre, aujourd'hui partiellement défiguré.
Cette idée de reconstruire les Tuileries divise les historiens de l'art et de l'architecture, ainsi que les associations de défense du patrimoine. Certains avancent qu'il s'agirait d'un pastiche de l'original, sans authenticité, rebâti ex nihilo près d'un siècle et demi après sa destruction. En revanche, d'autres soulignent que la place majeure du palais des Tuileries dans l'histoire de France, de la Renaissance au Second Empire, ainsi que son importance dans l'histoire de l'art, justifient cette reconstitution. Ce débat sur l'opportunité de rebâtir les Tuileries est aussi relancé par le mouvement récent de reconstruction de certains monuments majeurs en Europe centrale et orientale, comme en Allemagne (Frauenkirche de Dresde, Château de Berlin) ou en Pologne (Vieille ville de Varsovie).