Seinem wichtigsten Projekt ging eine Patentanmeldung vom 18. September 1884 voraus „für ein neues Verfahren, das es erlaubt, Metallpfeiler und -pylonen von einer Höhe zu bauen, die dreihundert Meter übersteigen kann“. Es handelte sich um den nach ihm benannten Pariser Eiffelturm, der seit Baubeginn am 26. Januar 1887 in nur 26 Monaten Bauzeit am 31. März 1889 fertiggestellt werden konnte und am 15. Mai 1889 Eröffnung feierte. Der Entwurf stammte vom Architekten Charles Léon Stephen Sauvestre nach einer Konstruktionsidee von Maurice Koechlin. Er war für die Pariser Weltausstellung 1889 vorgesehen und wurde unter Eiffels Leitung erbaut. Der zunächst von der Pariser Bevölkerung nicht akzeptierte Turm avancierte rasch zum international anerkannten Symbol von Paris und Frankreich.