Grand Palais er bygget med et stort jernskelet, hvor de udvendige facader er beklædt med sten, så de dækker jernkonstruktionen. Facaden er derudover opført med ioniske søjler og i det hele taget ses der skulpturer som pynt. Indenfor ses jernkonstruktionen bedre, hvor der til gengæld ikke ses megen udsmykning med undtagelse af jernets til tider kunstneriske former. Der er én stor udstillingshal med en ret flad glaskuppel over.
Grand Palais er 240 m. lang og 45 m. højt. Udstillingsarealet udgør 5000 m2. Den arkitektoniske stil er klassisk udvendigt, mens jernkonstruktionen er i Art Nouveau stil, som kom til i slutningen af 1800-tallet i Belle Epoque tiden. Alexandre III broen ved siden af Grand Palais er også bygget i denne nye stil. Jernkonstruktioner startede med at dukke op i midten af 1800-tallet.