Palazzo Lombardia è un complesso unitario di edifici, tra cui un grattacielo alto 161,3 metri, in cui ha sede la giunta regionale della Lombardia con la presidenza e la totalità degli assessorati (direzioni generali). Il complesso si sviluppa nella piazza Città di Lombardia, adiacente a via Melchiorre Gioia.
Il complesso è risultato vincitore di un concorso internazionale indetto dalla Regione Lombardia: vennero presentati ben 98 progetti, ridotti a 10 dopo una prima selezione. Ad aggiudicarsi la gara è stato il gruppo composto da Pei Cobb Freed & Partners di New York, Caputo Partnership e Sistema Duemila, entrambi di Milano.
L'edificio è situato in un'area di 33.700 metri quadrati compresa tra le vie Melchiorre Gioia, Restelli, Algarotti e Galvani. Gli scavi per le fondazioni iniziano nella primavera del 2007 e si concludono nell'autunno 2010. Il costo ammonta a circa 400 milioni di euro. La Regione intende così concentrare fra il nuovo edificio e il vicino Grattacielo Pirelli tutti gli uffici dislocati per la città di Milano, consentendo un risparmio calcolato dalla stessa regione in circa 25 milioni annui rispetto alle spese attuali per gli affitti.
La nuova sede è composta da una torre di 161 metri in calcestruzzo armato, acciaio e vetro, circondata da un sistema complesso di edifici curvilinei, alti dai sette ai nove piani, in cui sono concentrate le funzioni culturali, di intrattenimento e servizio, collegati da una piazza di forma ovoidale con una copertura in materiale plastico. Tale piazza è stata denominata "Piazza Città di Lombardia" ed è la piazza coperta più grande d'Europa. La piazza ospiterà diverse attività, fra cui un ufficio postale, una scuola materna, un auditorium, diversi ristoranti e caffetterie. L'Area include più di 26.000 m² di parcheggio interrati, 3.300 metri quadrati previsti di aree a bosco e 7000 metri quadrati di giardino pensile. Come risarcimento al taglio del bosco di Gioia, veniva messo un filare di alberi lungo via Restelli e ridisegnato il verde già esistente verso Piazza Carbonai d'Italia con dei giardini tematici. Un'elisuperficie sorge su uno dei corpi bassi.
Il progetto ha previsto soluzioni tecnologiche avanzate, quali un sistema a travi fredde con utilizzo di pompe di calore a acqua di falda, studiato sia per il riscaldamento che per il raffreddamento; inoltre, alcune facciate della torre sono provviste di pannelli fotovoltaici che garantiscono una parte dell'energia necessaria al funzionamento delle attività al suo interno; infine, è presente un muro climatico, costituito da un’intercapedine tra i vetri esterni della facciata e quelli interni, che raccoglie il calore solare permettendone la riutilizzazione.
La denominazione Palazzo Lombardia venne preferita dai cittadini alle altre proposte, con il 52,5% dei voti espressi sul sito web dell'Ente.
Il termine dei lavori nel cantiere, inizialmente previsto per la fine del 2009, venne spostato al 2011. Oltre ad alcune rifiniture del grattacielo, doveva infatti essere completata la riqualificazione dell'area appena circostante il grattacielo, con la realizzazione di diverse aiuole, piccole collinette, vasche e varie piantumazioni, oltre ad altri elementi di arredo urbano. Dal 22 gennaio al 2 febbraio 2010 il grattacielo venne parzialmente aperto ai cittadini. Domenica 31 gennaio 2010, al 39º piano del grattacielo, la Madonnina copia di quella posta sul Duomo di Milano venne benedetta dal cardinale Dionigi Tettamanzi. La tradizione infatti ne vuole una sul punto più alto della città. Quella di Palazzo Lombardia segue l'originale e le copie poste su Torre Breda e Grattacielo Pirelli.
Il prestigioso Council of Tall Buildings and Urban Habitat (Ctbuh) di Chicago ha premiato Palazzo Lombardia come miglior grattacielo d'Europa per il 2012, premiandone il design, la sostenibilità e l'innovazione. È stato il primo edificio italiano a ricevere questo premio.
