Luxembourg là một phần lãnh thổ trong đế quốc Charlemagne. Lịch sử được ghi lại của Luxembourg bắt đầu với việc chiếm được Lucilinburhuc (ngày nay là lâu đài Luxembourg) bởi Siegfried, Bá tước xứ Ardennes vào năm 963. Tên hiện nay của Luxembourg có nguồn gốc từ tên trước đây Lucilinburhuc[7]. Xung quanh đồn này, một thị trấn dần dần phát triển, và trở thành trung tâm của một nước nhỏ nhưng quan trọng về mặt chiến lược. Vào năm 1437, Hoàng gia Luxembourg khủng hoảng về vấn đề thừa kế, bắt đầu bởi việc thiếu một người con trai nối ngôi, dẫn đến việc vùng đất này bị bán cho Philip Người tốt của xứ Burgundy[8]. Vào các thế kỉ theo sau đó, đồn Luxembourg được mở rộng liên tục và gia cố thêm bởi những chủ nhân kế tiếp nhau, nhà Bourbon, nhà Habsburg, nhà Hohenzollern và người Pháp, cùng với một số khác. Sau khi Napoléon thất bại vào năm 1815, Luxembourg bị tranh giành bởi Phổ và Hà Lan[9]. Hội nghị Wien đã thành lập Luxembourg như là một Đại công quốc liên hiệp với Hà Lan. Luxembourg cũng là thành viên của Liên bang Đức, với một đồn Liên bang đóng bởi lính Phổ[9].

Cách mạng Bỉ năm 1830–1839 đã làm lãnh thổ của Luxembourg bị giảm đi hơn một nửa, vì đa phần nói tiếng Pháp thuộc phía tây được chuyển nhượng cho Bỉ[10]. Nền độc lập của Luxembourg được khẳng định một lần nữa vào năm 1839 bởi Hiệp ước London thứ nhất. Cũng cùng năm đó, Luxembourg gia nhập Zollverein[11]. Nền độc lập và sự trung lập của Luxembourg lại được khẳng định vào năm 1867 bởi Hiệp ước London thứ hai, sau cuộc khủng hoảng Luxembourg làm chiến tranh gần như nổ ra giữa Phổ và Pháp[12]. Sau sự mâu thuẫn được kể trên, đồn của liên bang đã bị tháo dỡ[13].

Vua Hà Lan vẫn là Người lãnh đạo nhà nước như là Đại công tước xứ Luxembourg, duy trì mối liên hệ dân tộc giữa hai nước cho đến năm 1890. Vào lúc William III, ngôi Công tước được truyền cho con gái ông là Wilhelmina, trong khi Luxembourg (vào thời điểm đó chỉ giới hạn cho người nối ngôi là nam bởi Hiệp định Gia đình Nassau) được truyền cho Adolph xứ Nassau-Weilburg[14].

Luxembourg bị xâm lược và chiếm đóng bởi quân Đức trong Chiến tranh thế giới thứ nhất nhưng được phép giữ độc lập và cơ chế chính trị. Nó lại bị xâm lược và chiếm đóng trong Chiến tranh thế giới thứ hai vào năm 1940, và chính thức bị sáp nhập vào Đế chế thứ ba vào năm 1942.

Trong suốt Chiến tranh thế giới thứ hai, Luxembourg đã bãi bỏ chính sách trung lập, khi nước này tham dự phe Đồng Minh đánh lại quân Đức. Chính phủ lưu vong của nước này đã trú tại London, thiết lập một nhóm quân tình nguyện nhỏ tham dự trận đánh Normandy. Nó trở thành một thành viên sáng lập Liên hợp quốc vào năm 1946, và khối NATO vào năm 1949. Vào năm 1957, Luxembourg trở thành một trong sáu nước thành lập Cộng đồng Than và Thép châu Âu (sau này là Liên minh châu Âu) và vào năm 1999, tham dự khu vực sử đụng tiền euro.

Năm 1964, Nữ Đại công tước Charlotte thoái vị và nhường ngôi cho con trai là Thái tử Jean. Năm 2000, con trai Đại công tước Jean là Henri lên kế vị. Vai trò lãnh đạo đời sống chính trị vẫn thuộc về đảng Xã hội Thiên chúa giáo, Jacques Santer giữ chức Thủ tướng từ năm 1984 đến 1995, rồi đến Claude Juncler trở thành người kế nhiệm từ năm 1995. Quốc hội Luxembourg phê chuẩn hiệp ước Maastricht chuẩn bị cho việc hội nhập kinh tế vào Liên hiệp châu Âu vào tháng 7 năm 1992. Tháng 10 năm 2000, Thái tử Henri tuyên thệ nhậm chức Đại công tước thay thế cha là Đại công tước Jean. Năm 2002, Luxembourg chính thức sử dụng đồng euro.

Vào năm 2005, một trưng cầu dân ý về hiến pháp chung châu Âu đã được tổ chức ở Luxembourg[15].