Umfangreiche Umbauten erfolgten im Zusammenhang mit der Umgestaltung der Strecke zur RER-Linie B und ihrer 1977 erfolgten Verlängerung nach Norden bis zum Bahnhof Châtelet - Les Halles. Diese Verlängerung unterquert verschiedene Metro- und RER-Linien und auch die Seine. Um die vorgegebene Maximalsteigung der Strecke einhalten zu können, mussten in der Station Luxembourg die Gleise und infolgedessen auch die Bahnsteige und Oberleitungen um rund 50 cm tiefergelegt werden.
Von 2000 bis 2001 erhielt der Bahnhof nach einer Grundsanierung sein heutiges Erscheinungsbild. In unmittelbarer Nähe befinden sich der namensgebende Park Jardin du Luxembourg und die Bergbau-Hochschule École nationale supérieure des mines de Paris. Im Jahr 2011 sind hier 5,8 Millionen Fahrgäste ein- oder ausgestiegen.[3]
Seit dem Jahr 2008 wird der Bahnhof umgebaut, sodass er für mobilitätseingeschränkte Personen besser erreichbar ist. Es sollen zwei Aufzüge eingebaut werden.[4]