Primo e ultimo (rispettivamente in termini volumetrici e cronologici) degli edifici del Rinascimento romano e grandiosa conclusione, in clima già manierista, del percorso architettonico iniziato dal palazzo di Venezia. La sua costruzione ebbe inizio nel 1517 per volere del cardinale Alessandro Farnese (il futuro Paolo III), da Antonio da Sangallo il Giovane; alla sua morte venne continuata da Michelangelo (1546-49) e dal Vignola (1569-73), e completata nel 1589 da Giacomo Della Porta. Del Sangallo sono le facciate sulla piazza e sulle vie laterali, esclusi il cornicione e la balconata centrale che, con parte del secondo e tutto il terzo ordine del cortile, sono ascrivibili a Michelangelo; del Vignola la facciata posteriore, terminata dal Della Porta. Il palazzo, oggi sede dell'ambasciata di Francia, ha avuto restauri che si sono conclusi nel maggio 1999. Il maestoso prospetto esterno, serrato agli angoli da robusta bugnatura, è diviso orizzontalmente in tre piani da cornici decorate con i gigli farnesiani: sei aperture per lato fanno ala nel pianterreno al portale con bugne ad arco; al primo piano altrettante aperture, con semicolonne e timpani alternativamente tondi e triangolari, racchiudono la michelangiolesca loggia architravata con doppie colonne, sormontata dal grandioso stemma Farnese; corona l'edificio lo splendido cornicione, decorato anch'esso dai gigli e proporzionato non all'ultimo ordine ma all'intera fabbrica. Il magnifico atrio del Sangallo, diviso da colonne di granito rosso in tre navate con lacunari ornatissimi, dà accesso al cortile, circondato da un portico ad arcate su pilastri, cui si addossano semicolonne doriche, sormontato da due piani e con finestre a timpano nelle campate. Oltre il cortile, nel sottoportico della facciata posteriore, sono composizioni di sculture e di frammenti architettonici romani. Al piano nobile è la celebre galleria, lunga 20 m e larga 6, ritmata da lesene in stucco alternate a nicchie, da porte e da finestre sopra le quali sono riquadri affrescati dal Domenichino; la volta a botte e i lunettoni delle pareti minori sono scompartiti in riquadri, simulanti dipinti entro cornici, applicati alla volta, appoggiati alla trabeazione in stucco, incassati nel bellissimo fregio. La galleria fu affrescata nel 1597-1604 da Annibale Carracci, con l'aiuto del fratello Agostino e con la collaborazione del Domenichino e di Giovanni Lanfranco, con il Trionfo dell'Amore sull'universo, che segna il passaggio dalla stanca decorazione manierista del tardo '500 a quella barocca; nel mezzo della volta, il grandioso salone presenta un ricchissimo soffitto a cassettoni, alle pareti sono arazzi riproducenti affreschi raffaelleschi delle Stanze vaticane e, ai lati del monumentale camino, l'Abbondanza e la Pace di Giacomo Della Porta; l'attigua sala dei Fasti farnesiani è decorata ad affresco da Francesco Salviati e Taddeo Zuccari.