Devant le succès croissant de la manifestation, les organisateurs cannois constatent que le Palais Croisette a une capacité d'accueil insuffisante. Alors, dès la fin des années cinquante, on pense déjà à l'agrandir notamment en aménageant le toit. Mais les projets successifs, par manque de crédits, sont tour à tour abandonnés.
Pendant la quinzaine du Festival, le Palais ne peut plus accueillir le nombre d'invités qui augmente à chaque nouvelle édition. Certains bureaux de l'organisation trouvent même refuge dans les hôtels de la ville. Et chaque année, le besoin d'espace se fait de plus en plus pressant comme en 1963, quand Unifrance Film et les Syndicats des Producteurs, qui traditionnellement disposent des boutiques du Grand Hôtel, doivent laisser le lieu au comité du Festival.
Ce n'est qu'à la fin des années 1970 que les responsables étudient de nouveau la question en élaborant un nouveau plan pour résoudre le problème de place. L'idée d'agrandissement est alors mise de côté. Désormais, on pense construire un nouveau Palais. Ce projet est appuyé en 1978 par le maire de Cannes, Bernard Cornut-Gentille, et par son successeur Georges-Charles Ladeveze.
Le chantier se termine pour laisser place à l'édition de 1983 qui inaugure le nouveau Palais des Festivals et des Congrès. L'achèvement de l'édifice, sous le mandat municipal de Anne-Marie Dupuy, offre à la ville de nouvelles orientations pour le tourisme de loisirs et d'affaires. La construction du bâtiment revient à 550 millions de francs, somme que la municipalité a empruntée. L'ancien Palais des Festivals, qui a accueilli la compétition de 1949 à 1982, est rebaptisé Palais Croisette.
Le nouveau Palais, édifice imposant situé en bord de mer, ne fait pas l'unanimité. Il est aussitôt appelé « Bunker » par les journalistes et festivaliers car l'architecture moderne, conçue par Druet et Bennett, donne une impression de froideur et de rigueur qui tranche avec le charme classique du Palais Croisette. De plus, les règles de sécurité à l'intérieur de l'édifice sont renforcées.
Il reste cependant un problème à la municipalité : trouver une nouvelle fonction à l'ancien Palais. Durant la période du Festival, les locaux sont attribués à la Quinzaine des réalisateurs mais, le reste de l'année, le bâtiment reste quasiment vide. La première idée est d'y aménager un musée international du Cinéma, de l'Image et du Son, lequel pourrait prolonger l'image prestigieuse de la ville dans le domaine du Septième art et de l'audiovisuel. Mais le projet ne se réalise pas.
Alors, pour que l'édifice retrouve une utilité, la municipalité y installe les Services techniques de la ville. Cette solution d'urgence ne convient pourtant pas au nouveau maire de Cannes, Anne-Marie Dupuy. Pour elle, « il est aberrant de maintenir des Services municipaux dans un site prestigieux comme celui de la Croisette » déclare-t-elle à ses administrés.
De plus, le bâtiment pose un autre problème : son entretien reste cher pour la ville et sa mise en conformité, indispensable, nécessite un lourd investissement que la municipalité n'est pas disposée à faire. Anne-Marie Dupuy informe donc les Cannois des difficultés financières que crée maintenant le Palais Croisette. Dans une lettre qui leur est adressée, le maire écrit : « Quel que soit l'attachement qu'on lui porte, l'ancien Palais est aujourd'hui inadapté aux besoins : insuffisance notoire du stationnement, salles de spectacles inadaptées à beaucoup d'activités culturelles dont on sait que la plupart d'entre elles, non seulement ne rapportent rien à la ville, mais engendrent des dépenses. Celles-ci méritent un lieu mieux adapté à leurs activités. »
D'autres projets, après 1983, ont été étudiés par la municipalité notamment celui de transformer le Palais Croisette en casino municipal ; ils ne sont pas menés à terme. Alors, le Palais Croisette est démoli en 1988 et son emplacement cédé à une société immobilière.
La destruction de l'édifice crée une vive émotion ; pour beaucoup, c'est la disparition d'un festival, la fin d'une époque. Depuis trente-trois éditions, les festivaliers, les responsables et le personnel s'étaient habitués au Palais Croisette ; ils ont pris leurs habitudes et le transfert dans le nouveau bâtiment a provoqué, la première année, une émotion et une grande tristesse.
L'architecture du Palais des Festivals et des Congrès est discutée dès 1983 mais les installations techniques et l'espace qu'il procure séduisent peu à peu les participants. Cet aménagement reste nécessaire à la croissance de la manifestation. Les chiffres en témoignent notamment en matière d'accréditations puisqu'en six ans, de 1980 à 1986, on passe de 8 000 au double.
Ceci nécessite une nouvelle modification du bâtiment par la création d'extensions, cette disposition permettant au Festival d'accueillir en 1997, 29 774 accrédités et plus de 3 000 journalistes et techniciens.
Le Palais des Festivals et des Congrès possède donc aujourd'hui deux espaces principaux. D'abord, le grand auditorium Louis Lumière de 2 400 places où les spectateurs peuvent assister aux projections de la compétition officielle des longs métrages. Contrairement à l'ancien Palais, ce sont les places de l'orchestre qui restent réservées aux invités les plus prestigieux ; quant au balcon, il est destiné au public.
Ensuite, le théâtre Claude Debussy, de 1 000 places, qui accueille les séances programmées par l'équipe d'Un Certain Regard. Le Palais abrite également de nombreuses autres salles de projection, des salles de galas et de réception de 3 000 places, douze auditoriums, une salle de conférences, une salle de presse, des studios pour la télévision et radio, un hall d'exposition et parking de 1 000 places.
L'ouverture en mai 2000 du Riviera, nouvelle extension du Palais, agrandit la zone d'exposition de 7 000 m2 située en bordure de mer. Il y a huit nouvelles salles de cinéma, portant à vingt-huit le nombre de salles mises à la disposition des professionnels. Sans oublier la création du Village international sur les plages de la Croisette, en bordure du Palais et le Marché du film qui occupe le premier niveau de l'édifice.
À l'extérieur, les célèbres marches, au nombre de vingt-quatre, revêtent leur tapis rouge pour toute la durée de la manifestation. Le gain d'espace a facilité le travail des photographes et des cadreurs afin de surprendre le moment où les stars gravissent la légendaire construction sous les projecteurs et les flashs.
Le Festival de Cannes s'est imposé comme le panorama géant de la production cinématographique mondiale. La construction du nouveau Palais a entraîné un afflux de festivaliers, une pléthore de projections, l'essor continu du Marché… et déclenché quelques mécontentement, les nostalgiques ne reconnaissant plus ce Festival. Ainsi, en 1986, les organisateurs, conscients des problèmes, lancent un nouveau mot d'ordre pour leur manifestation : « Concilier la culture et les affaires tout en gardant un côté humain et convivial », afin de renouer avec l'esprit et la grande famille du Festival des débuts.
Depuis le 59e anniversaire de la manifestation, la question de l’agrandissement ou de la construction d’un Palais des festivals est revenue au devant de la scène. Car devant le succès toujours croissant de la manifestation, Marché du film, sélections officielles et parallèles demandent de plus en plus d’espace.
Lors de cette édition du Festival de Cannes, en 2006, la ville et les responsables de la manifestation ont signé une convention liant Cannes pour dix ans à l'organisation de l'événement. Côté association du Festival, ce document entérine d'autres mesures, notamment l'organisation d'une soirée post-clôture destinée aux Cannois, un soutien aux projections de Cannes Cinéphiles et la mise à disposition d'un quota de places attribuées à la mairie pour ses administrés. Côté Ville de Cannes, c'est une participation financière qui atteint près de deux millions d'euros en 2006, celle-ci variant à chaque édition. La Ville s'engage aussi à mettre à disposition son Palais, les équipements et les salles annexes.
Le sujet du Palais, après l'annonce du palmarès, revient sur le devant de la scène. Gilles Jacob, président du Festival de Cannes note que le palais actuel est idéalement situé, que son escalier reste légendaire mais qu'au bout de vingt-trois années de service il est devenu « désuet et finirait, si l'on ne faisait rien, par représenter une contre-référence pour la ville qui abrite douze jours par an le gotha du cinéma mondial ».
Gilles Jacob juge que le Palais n'est plus adapté. Un plan de rénovation s'impose. La municipalité cannoise va s'atteler à le mettre en œuvre afin de proposer dans les meilleurs délais un écrin digne du rayonnement international de la France.
Lancés en mars 2009 et achevés en 2012 pour la partie extérieure, sans jamais nécessiter la fermeture du bâtiment, les travaux de modernisation et d’embellissement du Palais des festivals et des congrès l'ont véritablement transformé. Ils répondaient à un double objectif :
La mise en conformité du lieu avec les normes de sécurité draconiennes,
La modernisation de l’infrastructure pour améliorer sa fonctionnalité, son esthétique et son intégration paysagère.
Les façades ont ainsi été rénovées et habillées de blanc, une nouvelle verrière a été créée côté nord, des équipements logistiques aménagés et le parvis a été totalement rénové.
Les derniers aménagements concernent la rénovation du grand auditorium Lumière et des célèbres marches qui, avec le tapis rouge, constituent un élément identitaire fort du Festival.
Le Palais des festivals et des congrès est aujourd'hui prêt à accueillir, pour longtemps encore, le Festival de Cannes et à relever les défis de la concurrence internationale en matière de tourisme d'affaires.
