Cette gare destinée uniquement - à l'origine - au transport de personnes fut édifiée par l'architecte Victor Laloux (1850-1937) en moins de trois ans. Laloux masqua derrière une impressionnante façade en pierre toute trace de l'armature, une structure de fer et de verre pour laquelle il fallut travailler deux fois plus d'acier que pour la tour Eiffel (12 000 tonnes) ainsi que 35 000 m2 de verre.

À l'angle des rues de Bellechasse et de Lille, l'architecte flanqua la gare d'un hôtel. Il en choisit lui-même la décoration luxueuse, faisant appel à des peintres et à des sculpteurs académiques établis. On orna la façade donnant sur la Seine de deux énormes horloges et de trois sculptures monumentales représentant les villes de Bordeaux, Toulouse et Nantes.

Laloux recouvrit l'intérieur de la gare de caissons de staff en forme de rosace, s'inspirant ainsi des formes architecturales de la basilique antique. Il aspirait à créer un édifice qui ne se contenterait pas de remplir ses fonctions d'usine à voyageurs, mais servirait également de préambule aux touristes venus visiter Paris. Le résultat, manifestement, fut si convaincant que les architectes de gares américaines comme la Grand Central Station à New York ou la Union Station à Washington allèrent jusqu'à s'inspirer de la gare d'Orsay.

L'éclectisme de Laloux - pratique consistant à puiser dans les styles architecturaux du passé - correspondait parfaitement aux conceptions dominantes du XIXe siècle, mais tendait à disqualifier un tel édifice au XXe siècle, époque résolument tournée vers la novation.

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