Seis anos depois ganha o Grande Prêmio de Roma e vai estudar na Itália. Vence o concurso para construir o novo teatro da Ópera de Paris em 1861. O teatro torna-se o prédio mais famoso do século XIX, na França, e seu estilo, o neobarroco, uma característica da arquitetura francesa da época a partir de então. Outro projeto do arquiteto é o Cassino de Monte Carlo (1878), também referência para os profissionais daquele tempo.
Garnier projeta, ainda, um observatório em Nice e o L'Hôtel du Cercle de la Librairie, em Paris. Em 1889 apresenta a Exposição das Habitações Humanas, em Paris, na qual se baseia para escrever o livro L''Habitation Humaine, de 1892. De 1876 a 1881, publicaLe Nouvel Opéra de Paris, obra que descreve seu trabalho. Morre na capital francesa.