Enligt nyhetsbyrån AFP ska byggnadens vingar av oklar anledning ha ramlat till marken under natten mot torsdagen. På bilder från stadsdelen Montmartre ligger den enorma stålkonstruktionen kvaddad på marken framför nattklubben.
Flera av Moulin Rouge-skyltens bokstäver har också trillat ned på gatan nedanför.
Ingen har skadats vid raset.
Nöjesetablissemanget i det 18:e arrondissementet i Paris grundades 1889 av den spanske entreprenören Joseph Oller.