En 1858, les maisons Wirtgen, Baustert, Hernandez et Heynen, situées au Marché-aux-Herbes sont démolies en vue de la construction de la nouvelle Chambre des Députés. Le bâtiment est construit d’après les plans de l’ingénieur Antoine Hartmann. Il n’est pas rattaché à l’Hôtel de Gouvernement et présente quatre faces de style historiciste, avec des éléments gothiques, Renaissance et classiques.

Il s’agit surtout de créer des tribunes spacieuses et convenables. Grâce à ces travaux, l’interstice qui sépare la Chambre de l’Hôtel de Gouvernement peut être supprimé.

En 1890, le bâtiment de la Chambre est relié au réseau électrique, géré à l’époque par une société privée.

Des plaintes sur l’exiguïté des bâtiments sont formulées pratiquement dès le début et plusieurs projets d’agrandissement voient le jour. Ainsi, en 1934 et 1935, pas moins de 7 projets d’agrandissements sont présentés, comme par exemple la construction d’une aile supplémentaire le long de la rue de l’Eau ou bien une extension vers la maison Richard, avec un passage couvert pour relier les deux bâtiments !

Aucun de ces projets n’est réalisé.Un autre projet d’agrandissement de 1954 n’est pas non plus réalisé. En 1980, la Chambre adopte le projet de loi prévoyant la construction d’une nouvelle Chambre des Députés sur la place du St.Esprit.

Ce nouveau bâtiment ne voit jamais le jour, essentiellement en raison de la crise économique de cette époque.

En 1985, le bâtiment est étendu vers la cour du Palais grand-ducal.

Des travaux d’agrandissement et de rénovation débutent en 1997 et prennent fin en 1999. Une extension vers la cour arrière permet l’installation de locaux techniques, de nouveaux escaliers et d’un ascenseur pour le public, ainsi qu’un agrandissement de la salle plénière. Des ordinateurs sont aménagés sur chaque place de député et améliorent ainsi la communication électronique, désormais à la pointe du progrès.

En 1958, la Chambre acquiert la maison Richard au 14 rue de l’Eau et y installe des bureaux de son Administration. En 1988, l‘Etat achète aussi la maison Printz avoisinante au numéro 12 de la rue de l’Eau. Au fil des ans, l’Administration parlementaire se répand dans plusieurs maisons, notamment de la rue du St.Esprit. Les premiers travaux en vue de la rénovation des maisons Richard et Printz démarrent en 2000 et s’achèvent en 2006. Depuis août 2006, la plupart des services de la Chambre sont installés dans le complexe rénové au coin de la rue de l’Eau et de la rue du Marché-aux-Herbes. Fin 2010, la Chambre a acquis la maison Wiltheim, ancien bâtiment de banque, qui se trouve vis-à-vis de l'Hôtel de la Chambre sur la place du Marché-aux-Herbes.