Дворецът на великите херцози се намира в центъра на стария Люксембург. В културно-историческо отношение той е най-интересният архитектурен комплекс на града. Построен е през 1572 г. в испански ренесансов стил, а през последните години голяма част от него е реставрирана. В лявото крило на Двореца се е помещавало Старото кметство, а днес освен резиденция на херцога, сградата е и седалище на Парламента на Люксембург. Една от най-интересните атракции за посетителите е смяната на стражата пред двореца.