Národní pařížská opera, nesoucí dnes jméno po svém autorovi Charlesi Garnierovi, byla v době otevření 5. ledna 1875 nejvelkolepější operní budovou světa s kapacitou 2 200 diváků, kde na prostorném jevišti mohlo vystupovat až 450 účinkujících. Ironií osudu je, že autora stavby nakonec zapomněli pozvat na zahajovací koncert a musel si sám zaplatit lóži.
Záměr vybudovat operní dům hodný hlavního francouzského města vznikl již v roce 1840, ale první skutečné kroky podnikl až o 28 let později císař Napoleon III. Bonaparte. Byla vypsána anonymní veřejná soutěž, kdy měli architekti na vypracování svých projektů v prvním kole pouhý jeden měsíc. Veřejnost očekávala, že mezi 171 návrhy zvítězí
Violet-le-Duc, oblíbenec císařovny Evženie. Jeho jméno však na seznamu pěti jmen, kteří postoupili do druhého kola, chybělo především proto, že byl požadován klasický sloh a Violet-le-Duc by zastáncem novogotiky. Ve druhém kole, kdy byly na dopracování pouhé dva měsíce odmítli dva postupující pokračovat a nakonec zvítězil téměř neznámý čtyřiatřicetiletý architekt, který neměl ani vlastní ateliér a zatím postavil jeden bytový dům. Charlesi Garnierovi se podařilo nejen uspět v soutěži na jednu z největších francouzských staveb 19. století, ale také překonat svého bývalého učitele Viollet-le-Duca, v jehož ateliéru začínal. Nemělo se však jednat o velké překvapení, neboť Garnier měl ty nejlepší předpoklady. Po studiích na prestižní pařížské Beaux-Arts získal v roce 1848 Římskou cenu, která mu umožnila strávit utvářející pětileté období ve vile Medici, odkud podnikal studijní cesty do Řecka a Turecka. Po návratu z Itálie se očekávaný úspěch dostavil až s vítězstvím v soutěži na pařížskou opěru.
Práce, které Garnierovi zabraly dlouhých patnáct let, začaly téměř okamžitě, ale postupovaly velice pomalu. Během let úzce spolupracoval s řadou uměleckých přátel, s nimiž se seznámil již na pařížské Beaux-Arts nebo později v římské vile Medici. U příležitosti pařížské Světové výstavy v roce 1867 se podařilo dokončit jen fasádu, ale i to naznačovalo Garnierův velice racionálních postup, kdy vnější tvary budovy odráží vnitřní prostory a jejich funkce. Kromě problému se zakládáním (tehdy vznikla legenda o podzemním jezeru) situaci komplikovalo také obléhání Paříže během závěrečné fáze prusko-francouzské války v letech 1870-71, kdy rozestavěná opera sloužila jako armádní sklad.
Silně poškozenou stavbu se s vypětím sil podařilo dokončit a slavnostního otevření v lednu 1875 se zúčastnily nejvýznamnější osobnosti z celé Evropy od londýnského starosty po španělského krále. Stavba, která symbolizovala okázalost Druhého císařství byla překvapivě kladně přijata i společností Třetí republiky. Opera se okamžitě stala symbolem národní slávy. Přehledně a jasně řešenou stavbou volně stojící na konci třídy Avenue de l'Opéra vedoucí přímo od paláce Louvre. Haussmannovým záměrem bylo vyzdvihnout jedinečnost opery, třeba se nachází na nepříliš vhodném kosočtvercovém pozemku a blízké fasády okolních domů stavbu dusí. Garnierovo přání zbourat větší počet přilehlých budov zůstalo nevyslyšeno. Z přední části obrácené do náměstí Place de l'Opéra vede hlavní vstup do foyer s impozantním schodištěm. Za ním se nachází hlediště zaklenuté ocelovou konstrukcí centrální kopule. Po stranách se nachází ještě dvě menší kopule, kde se nachází knihovna vchod pro abonenty a hlavu státu. V zadní části za jevištěm a provazištěm se nachází místnosti pro umělce a administrativní služby. Vedle hlavního Escalier d'Honneur jsou po stranách dvě pomocná schodiště, aby se rozložil provoz a zabránilo pocitu přetížení, což se podařilo také u vstupu při kontrole lístků. Do hlavního sálu, který z převážné části tvoří samostatné lóže, se opět vstupuje z pohodlně širokých chodeb sloužících k promenování. Opera předběhla svoji dobu i po technické stránce. Počet šaten, umýváren a toalet výrazně převyšovat tehdejší standard. Budova disponovala květinářstvím, knihkupectvím a dokonce i lékařskou ambulancí. Mezi technické vymoženosti patřil větrací systém, elektrický výtah a obloukové lampy pro osvětlení. Z toho důvodu byla pod schodištěm instalována malá elektrárna.
Pro budovu opery i její výzdobu nacházel Garnier inspiraci v barokním Římě a palác ve Versailles. V touze po dokonalosti však stupeň barevnosti a zdobnosti někdy překračuje míru. Po dokončení opery Garnier získal řadu dalších významných zakázek jako kasína pro lázeňské město Vittel a Monte Carlo. Na sklonku života spojil síly s francouzský inženýrem
Gustavem Eiffelem, s nímž pro pařížskou operu navrhli na severním předměstí Paříže objekt dílen a skladů kulis.
V roce 1964 byla původní malba od Jules Eugène Lenepveu na stopě hlavního sálu nenávratně poškozena a byl zde instalován rám, na nějž Marc Chagall ztvárnil operní scény od čtrnácti skladatelů. Řada návštěvníků tento novodobý zásah v historizujícím prostředí přehlédne i proto, že stropu stále dominuje sedmitunový křišťálový lustr.
Po otevření druhé budovy Opéra Bastille v roce 1989 je Palais Garnier využíván především k baletním představením.