Malgré ses fonctions successives variées, l’Hôtel de Sens a conservé son architecture d’origine.
Erigé à la fin du 15e siècle, il reprend les caractéristiques clés du style médiéval avec des tourelles d’angle, des fenêtres à meneaux (divisées par des montants en pierre ou en bois) et une construction majoritairement en pierre, matériau alors privilégié pour les bâtiments à vocation défensive même si son premier occupant, l’archevêque de Sens, ne craignait pas spécialement pour sa sécurité.
C’était par contre le cas de celle qui l’occupa pendant quelques mois au 17e siècle : la scandaleuse Reine Margot qui, après l’annulation de son mariage avec Henri IV, en fit un haut lieu de fête et de débauche (ce qui n’arrangea pas l'opinion peu vertueuse qu’avait le peuple de Marguerite de Valois).