สถานเอกอัครราชทูตฝรั่งเศส ซึ่งเป็นหนึ่งในคณะทูตชุดแรกในประเทศไทย ก่อตั้งขึ้นในคราวแรกเป็นสถานกงสุล ภายหลังการลงนามในสนธิสัญญามิตรภาพและการค้าระหว่างสยามกับฝรั่งเศส พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 4) พระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ใช้อาคารโรงภาษีเก่าริมแม่น้ำเจ้าพระยาก่อตั้งสถานกงสุลเป็นการชั่วคราว ต่อมาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 5) ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯพระราชทาน ตัวอาคารพร้อมกับที่ดินให้แก่ประเทศฝรั่งเศสเป็นการถาวร อาคารที่ปัจจุบันได้กลายเป็นทำเนียบทูตฝรั่งเศส ได้รับการซ่อมแซมหลายครั้ง: มีการต่อเติมระเบียงและเฉลียงเพิ่มเติม ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้มีการตั้งคำถามถึงการย้ายที่ทำการสถานทูต โดยการขายที่ดินแล้วย้ายออกไปตั้งที่ใหม่ทางตะวันออกเหมือนกับสถานทูตหลายแห่งในสมัยนั้น ตรงบริเวณสาทรและวิทยุ หรือแม้กระทั่งที่ดินผืนใหญ่แถวเพลินจิตที่ฝรั่งเศสได้ครอบครอง หรือจะรื้อถอนอาคารเก่าหลังนี้แล้วสร้างใหม่ให้มีความทันสมัยมากขึ้น ดังที่นักเขียนปอล โมร็องด์ (Paul Morand) ได้เขียนไว้ว่ามีอัครราชทูตหลายท่านคัดค้านแนวคิดการย้ายนี้ ต่อมาในปี พ.ศ. 2473 อัครราชทูต ชาร์ลส์ อาร์แซน อ็องรี (Charles Arsène Henry) และชุมชนชาวฝรั่งเศสในขณะนั้นได้จัดทำประชามติกันขึ้น เพื่อตัดสินใจอย่างเด็ดขาดเกี่ยวกับการย้ายครั้งนี้ ซึ่งมีมติเป็นเอกฉันท์ปฏิเสธไม่ให้ย้ายจากชาวฝรั่งเศสในประเทศไทยที่มีความผูกพันกับสถานที่แห่งนี้ ภายหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 อาคารซึ่งไม่ได้รับการบำรุงรักษามาหลายปี อยู่ในสภาพทรุดโทรมจนต้องจัดให้มีการซ่อมแซมฟื้นฟูในปี พ.ศ. 2490 และต่อมาในปี พ.ศ. 2495 ขณะเดียวกันในปี พ.ศ. 2492 สถานกงสุลแห่งนี้ได้รับการยกระดับขึ้นเป็นสถานเอกอัครราชทูต การปรับปรุงสถานทูตครั้งล่าสุดมีเมื่อขึ้นระหว่างปี พ.ศ. 2543 ถึง 2545 ภาพวาดที่แสดงบนประตูทางเข้าหลักของทำเนียบเอกอัครราชทูตฝรั่งเศสในปัจจุบัน แสดงให้เห็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการการบำรุงรักษาสวน สถานที่ทางประวัติศาสตร์แห่งนี้แตกต่างกับอาคารใหม่ด้านหน้า ที่เป็นลักษณะของสถาปัตยกรรมร่วมสมัย ซึ่งเป็นที่ตั้งสำนักงานของสถานเอกอัครราชทูตฝรั่งเศส โดยสร้างเสร็จในปี 2558 ทำเนียบเอกอัครราชทูตฝรั่งเศสเปิดให้ประชาชนทั่วไปเข้าชมทุกปีในเดือนกันยายนเนื่องในวันมรดกยุโรป