En avril 1791, la Constituante ordonnera la fermeture de l'église et chargera Antoine Quatremère de Quincy de modifier la structure de l'édifice, à peine achevé, pour en faire un temple destiné à recevoir "les cendres des grands hommes de l'époque de la liberté française." L'église deviendra ainsi le Panthéon, demeure des dieux dans la mythologie grecque. Les dépouilles de Mirabeau, Voltaire, Le Peletier de Saint-Fargeau, Joseph Bara, Rousseau et Marat seront les premières admises.
En 1806, le Panthéon, comme toutes les églises de France fermées sous la révolution, sera rendu au culte retrouvera son nom d'origine d'église Sainte-Geneviève. Rebaptisé Panthéon en 1830, l'édifice retrouvera sa vocation de temple laïque et patriotique. Quartier général aux insurgés de la Commune en 1871, au cours de laquelle Millière sera fusillé sur les marches, l'édifice sera définitivement transformé en monument républicain en 1885, lors des funérailles de Victor Hugo.