Vị trí của cung điện Tuileries vốn là một khu đất rộng và xưởng ngói. Vào thế kỷ 14, quan thái thú Paris Pierre des Essarts sở hữu một ngôi nhà và một mảnh đất rộng ở đây. Thế kỷ 16, Neufville de Villeroy, tổng trưởng Tài chính đã xây ở đây một dinh thự và sau đó được François I mua lại để tặng mẹ.

Sau khi vua Henri II mất năm 1559, vương hậu Catherine de Médicis không muốn sống ở điện Tournelles nên mua lại toàn bộ các công trình ở đây. Catherine de Médicis cho san bằng khu vực và yêu cầu hai kiến trúc sư Philibert Delorme và Jean Bullant xây dựng một cung điện nằm ở phía bắc của Louvre, vượt qua bức tường thành của Charles V. Dự án xây dựng ban đầu rất tham vọng: hai tòa nhà lớn song song được nối bằng bốn tòa nhà khác ngắn hơn, tạo thành ba sân vuông bên trong. Nhưng cuối cùng chỉ có tòa nhà phía tây được xây dựng và được gọi là Cung điện Tuileries.

Dãy nhà lớn gồm một tòa cao hơn với kiến trúc vòm ở giữa. Bên trong tòa nhà này có một cầu thang treo vào vòm, được xem như một kiệt tác. Cuối dãy nhà lớn về phía nam lại có một tòa nhà cao hơn, được đặt tên là Bullant, xây năm 1570. Còn phần phía bắc không hoàn thành. Nhưng do mê tín, Catherine de Médicis cuối cùng không sống ở đây mà lại cho xây vội vã một điện khác vào năm 1570, gần nhà thờ Saint-Eustache, chính là Bourse de Commerce ngày nay. Một giai thoại kể lại rằng nhà chiêm tinh Côme Ruggieri đã tiên đoán hoàng hậu sẽ chết "ở gần Saint-Germain", mà cung điện Tuileries lại không xa nhà thờ Saint-Germain-l'Auxerrois.

Dưới thời Charles IX, việc xây dựng cung điện Tuileries dần bị dừng lại. Henri III có tổ chức một vài lễ hội tại Tuileries nhưng không sống ở cung điện này.

Đầu thế kỷ 17, Henri IV quyết định nối Louvre với Tuileries bằng việc xây dựng một hành lang dài dọc sông Seine. Được mang tên Grande-Galerie, công trình này do kiến trúc sư Jacques-Androuet du Cerceau thiết kế và xây dựng trong khoảng từ 1607 tới 1610. Cũng vào thời gian này, phần phía nam của cung điện Tuileries tiếp tục được kéo dài và mang tên Petite-Galerie, dự đinh nối với Grande-Galerie bằng một tòa nhà tên Rivière. Nhưng sau cái chết của Henri IV vào năm 1610, việc xây dựng lại bị bỏ rơi một thời gian dài.

Tới thời Louis XIV, nhà vua quyết định tiếp tục công trình. Hai kiến trúc sư Louis Le Vau và François d'Orbay trong khoảng 1659 tới 1666 đã xây dựng Tuileries thành một công trình đối xứng bắc nam. Sau đó Louis XIV tiếp tục yêu cầu Louis Le Vau cho sửa và xây lại tòa nhà cao ở giữa theo phong cách cổ điển, rộng và cao hơn, vòm cũng lớn hơn. Tương tự, các dãy nhà bên sườn, kể cả Petite-Galerie cũng được xây dựng lại. Đến cuối thế kỷ 17 thì Tuileries có được dáng vẻ mà sẽ tồn tại trong hai thế kỷ sau đó. Tổng thể các cung điện trải dài từ Louvre, tiếp đến một khu nhỏ gồm các ngôi nhà cổ (vị trí Kim tự tháp kính hiện nay), tới quảng trường và sân Carrousel (vị trí của Khải hoàn môn Carrousel), rồi cung điện Tuileries dài 260 mét tới tận quảng trường Concorde ngày nay.

Trong khoảng thời gian trước Cách mạng Pháp, Tuileries từng là nơi ở của nữ công tước Montpensier, thường được gọi là Grande Mademoiselle từ 1638 tới 1652; vua Louis XIV từ 1664 tới 1667; Louis XV từ 1715 tới 1722. Sau khi cung điện Palais-Royal cháy ngày 6 tháng 4 năm 1763, Viện hoàng gia Âm nhạc, tức Nhà hát Quốc gia sau này, cũng được chuyển về Tuileries.