Le 1 mai 1910, le Trianon Palace ouvre ses portes. Quelques années plus tôt, Gabriel Weill-Martignan, homme d’affaires français, profitant de la loi de séparation de l'Eglise et de l'Etat de 1905, et de l'expulsion hors de France des congrégations religieuses, achète le terrain et le couvent des Capucins en bordure du parc du château. La situation géographique exceptionnelle lui donne l’idée de construire un hôtel de luxe à Versailles. Les travaux durent 3 ans et sont confiés à l'architecte Sergent, créateur du Claridge à Londres et du Grand Hôtel à Rome; celui-ci s'inspirant de l'aile Gabriel du château, crée un hôtel monumental de 6 étages, unique à Versailles, composé d'une façade de 65m de long, percée de 320 fenêtres, avec un corps central orné de rinceaux et de guirlandes en médaillons. A l'intérieur, trois salles néo-classiques avec une grande rotonde ovale et une galerie imitée du vestibule du château de Compiègne. Dès son inauguration, le Trianon attire des personnalités de renommée mondiale: Marcel Proust, Sarah Bernhardt, René Lacoste le tennisman, puis Jean Cocteau, Marcel Achard, Sacha Guitry ou Mickael Jackson y font des séjours. Le duc et la duchesse de Windsor y passent leur lune de miel.
Au cours de la Première Guerre mondiale, l’hôtel est utilisé comme hôpital pour les soldats britanniques, puis comme quartier général du Conseil Militaire Interalliés. C’est dans un des salons du rez-de-chaussée que Clémenceau rédige en mai 1919 les conditions du traité de Versailles, signé dans la Galerie des Glaces du Château. Durant la Seconde Guerre mondiale, l’hôtel est réquisitionné par la Luftwaffe puis par les forces américaines.
En 1946, le Trianon retrouve son prestige et redevient le lieu de prédilection de personnalités telles que Marlène Dietrich, la reine Elizabeth II, Jacques Brel, François Mauriac, Jean Gabin, Jeanne Moreau ou Tino Rossi.
En 1990, une société internationale en fait l’acquisition et y entreprend une rénovation importante. Le bâtiment du Pavillon ainsi qu’un nouveau centre de conférences sont construits. En 2009, le Trianon Palace entre dans la prestigieuse Waldorf Astoria Collection et reçoit aux European Awards le titre de « Best Interior Design », faisant de cet hôtel quatre étoiles l’une des meilleures adresses au monde.