Conçu en 1964 par Marc Chagall (Vitebsk, 1887 - Saint-Paul-de-Vence, 1985) et à l'invitation de son ami André Malraux, ministre des Affaires culturelles d'alors, le nouveau plafond évoque, en une synthèse remarquable et en quatre parties aux vives couleurs, les grands jalons et ouvrages représentatifs de l'histoire des arts de l'opéra et de la danse ainsi que quelques des compositeurs particulièrement marquants des arts lyriques et chorégraphiques du répertoire. L'exécution a été confiée à Roland Bierge.
La mise en place du nouveau plafond officiel, masquant l'œuvre de Lenepveu et juxtaposant aux éléments décoratifs d'origine une œuvre anachronique, ne fit pas l'unanimité et témoigne du mépris du pouvoir de l'époque envers l'art du Second Empire.
L'œuvre de Chagall, quel que soit notre sentiment à son égard, a été déterminante pour redonner à l'Opéra Garnier un pouvoir d'attraction qu'il avait un peu perdu dans les années d'après-guerre et plus spécifiquement au moment où cette commande ministérielle a été réalisée. Malgré l'intérêt médiatique qu'elle a pu susciter, cette décision reste néanmoins controversée jusqu'à nos jours sur le plan artistique.