Absent du plan cadastral de 1827, un premier édifice est bâti au bord du gave dans la vallée du Marcadau, sur l'actuelle Haute Route Pyrénéenne, et au confluent de quatre vallées. Cette implantation vers 1888 témoigne de la volonté de développement du territoire de la commission syndicale de la vallée de Saint-Savin qui organise un vaste chantier de construction d'hôtellerie de montagne.
Un nouveau refuge est construit en 1910 par le Touring Club de France dont le nom rend hommage au pyrénéiste Paul Edouard Wallon (1821-1895) dont un pic et un col de cette vallée portent également le nom. Outre sa contribution à la cartographie des Pyrénées, dont il construisit un plan en relief, c'est aussi ce dernier qui rédige les principales excursions en montagne figurant dans le Guide Joanne en 1874.
Le refuge est construit par un dénommé Falisse. Le refuge Wallon prit ensuite le nom de Wallon-Marcadau, Marcadau étant le nom d'un des trois gaves qui confluent à proximité. En 1910 la nouvelle construction, bâtie sur le modèle du refuge dédié à Russel au Culaous, comportait deux étage. Les murs en granit mesuraient 75 cm d'épaisseur. Les portes et fenêtres sont en tôle d'acier, l'intérieur en ciment et tous les éléments en bois sont ignifugés. Le rez-de-chaussée était divisé en deux salles. La première sert de porche et est munie de bas-flancs pour dormir, d'un cheminée, d'armoires et de porte-manteaux. Toujours accessible, donne accès à la grande salle commune, garnie d'étagères, tables et armoires, d'une belle cheminée et d'un évier. Le dortoir de l'étage compte 30 places et en cas d'affluence, des matelas de crin végétal pouvaient être disposés sur les bancs et les tables de la salle commune (Gazette de Cauterets, 1er octobre 1910).
En 1922, le site est complété par une cabane érigée d'après les plans de l'architecte palois Jules Noutary. L'agrandissement permet d'installer 20 lits supplémentaires et d'aménager un petit pavillon pour le logement du gardien, les réserves, la cave et la laverie de vaisselle. Cela permet de rendre à sa destination première la grande salle et la cuisine du refuge initial. Noutary est vraisemblablement l'auteur des extensions ultérieures du bâtiment originel qui présente de nombreuses similitudes avec l'hôtellerie du Pont d'Espagne (notamment, parement en petit appareil de pierre, régularité des façades, menuiseries). Les deux premiers bâtiments sont réunis après la Seconde Guerre mondiale par un pavillon en béton. La chapelle située à proximité, relevant manifestement du même parti architectural, a probablement, elle aussi, été reconstruite par Noutary.
Toujours propriété de la commission syndicale de la vallée de Saint-Savin, l'édifice, qui atteint désormais une capacité d'accueil de 120 places, conserve son mode de gestion originel et demeure un important refuge pour les randonneurs et ascensionnistes rayonnant dans les vallées alentours et notamment vers le Marcadau.
