El Palacio Gran Ducal (en luxemburgués: Groussherzogleche Palais, en francés: Palais grand-ducal, en alemán: Großherzogliches Palais) es un palacio en la ciudad de Luxemburgo, a sur de Luxemburgo.
Es la residencia oficial del Gran Duque de Luxemburgo, y donde realiza la mayoría de sus obligaciones como cabeza del Estado del Gran Ducado.
El edificio fue en un principio el Ayuntamiento de Luxemburgo desde 1572 hasta 1795, la sede de la prefectura del Département des Forêts en 1795, y después la sede principal del Gobierno de Luxemburgo en 1817.
Desde 1817, el palacio se convirtió en la residencia del Gobernador, el representante de los Gran Duques de los Países Bajos. Como tal, fue utilizado por el príncipe Enrique, durante el periodo en que fue Teniente Representante de Luxemburgo. El interior del edificio fue renovado en 1883, en preparación de una visita del Gran Duque Guillermo III y su esposa Gran Duquesa Emma.
Con la ascensión de la Casa de Nassau-Weilburg en 1890, el palacio fue reservado exclusivamente para el Gran Duque y su familia. Bajo el gobierno del Gran Duque Adolfo fue renovado exhaustivamente y fue construida una nueva ala, conteniendo las habitaciones familiares y de acomodación de invitado, por el arquitecto belga Gédéon Bordiau y el arquitecto del estado luxemburgués, Charles Arendt.
Durante la ocupación alemana en la Segunda Guerra Mundial, el Palacio Gran Ducal fue utilizado por los nazis como sala de conciertos y taberna. Fue ampliamente dañado y gran parte del mobiliario y la colección de arte fue arruinada. Con el retorno del exilio de la Gran Duquesa Carlota en 1945, el palacio de nuevo se convirtió en la sede de la corte Gran Ducal.
