Grand Palais có phần nhà chính dài gần 240 m được che phủ bởi một mái cực lớn cấu tạo bởi 9.000 tấn thép, sắt và kính với chiều cao tối đa 45 m. Riêng khối lượng kim loại được sử dụng là vào khoảng 6.000 tấn, tương đương với khối lượng kim loại dùng cho tháp Eiffel. Phía mặt ngoài của cung điện có hàng cột lấy cảm hứng từ hàng cột của cung điện Louvre do Claude Perrault thiết kế. Kiến trúc của công trình là sự tổng hợp các yếu tố thẩm mỹ thường thấy của thời kỳ Belle époque tại Pháp. Grand Palais là một trong những công trình lớn cuối cùng trước kỉ nguyên điện khí hóa, nó có thể so sánh với Cung điện Thủy tinh tại Luân Đôn do kiến trúc sư Joseph Paxton thiết kế hoàn thành năm 1851.