Malgré les premiers sondages effectués pour tester la résistance du sol, c'est seulement en commençant les travaux de fondations que la résistance du terrain révèle une mauvaise surprise : une inconsistance du sol du côté de la Seine. Il est alors décidé de bâtir sur pilotis.
3 400 pieux de chêne sont ainsi utilisés, mais au prix d'un retard de huit mois et d'un dépassement de crédits important.
Les fondations terminées, les travaux de maçonnerie -gigantesques- peuvent commencer. Pour tenir la course contre la montre, les moyens les plus modernes sont utilisés : grues roulantes, machines à vapeur, pont roulant...
La touche finale est apportée par les décors. Quarante artistes contemporains sont choisis par les architectes pour exécuter les multiples statues, frises polychromes en mosaïque et céramique, ornements et groupes monumentaux destinés à embellir le Grand Palais. Si les façades évoluent vers le classicisme (les colonnades rappellent celles du Louvre, par exemple), les sculptures sont très baroques. Les plus remarquables sont sans conteste les fameux quadriges de Georges Récipon qui ornent les angles de la façade principale : L'Harmonie triomphant de la Discorde, côté Seine, et L'Immortalité devançant le Temps, côté Champs-Élysées.
Enfin, l'inscription de la façade arbore fièrement la mission et l'ambition du Grand Palais : « Ce monument a été consacré par la République à la gloire de l'art français ».
