O Palais de Chaillot aproveitou boa parte das estruturas do palácio anterior, conforme projeto dos arquitetos Léon Azéma, Jacques Carlu et Louis-Hippolyte Boileau. O edifício é dividido em duas grandes alas curvas com colunatas que convergem para dois grandes pavilhões separados por um amplo espaço central, a Esplanada dos Direitos do Homem, com 60 metros de largura e 125 de profundidade.
A novo edifício é representativo de um estilo purista e neoclássico que contrasta com o do antigo palácio, considerado muito eclético. O arquiteto Azema fala de um estilo “neorromano”, mas não se pode ignorar a presença de características do estilo Art Déco Tardio e, sobretudo pela monumentalidade, a forte relação com a Arquitetura Totalitária, particularmente a que vicejou na Itália fascista na década que precedeu a II Guerra Mundial.
O Palais de Chaillot abriga o Théâtre national de Chaillot, a École de Chaillot e vários museus: musée de l'Homme, Musée National de la Marine, o Institut français d'architecture, a Cité de l'architecture et du patrimoine e o Musée des monuments français. A Cinematéca Francesa, que esteve alojada no palácio entre 1963 e 2005 agora se encontra num edifício próprio, no distrito de Bercy.
A Organização da Nações Unidas, criada em 1946, realizou duas sessões de sua Assembléia Geral no Palais de Chaillot antes de ter sua sede em Nova York. A 3ª sessão, entre setembro e dezembro de 1948 e a 6ª sessão, entre novembro de 1951 e janeiro de 1952. No Palais de Chaillot, a Assembleia Geral da ONU proclamou, em 10 de dezembro de 1948, a Declaração Universal dos Direitos Humanos.