في عام 1815م وبعد هزيمة إمبراطور فرنسا نابليون الأول، جعل كونجرس فيينا من لوكسمبرج دوقية كبرى، تقوم هولندا بحكمها بصفة رسمية، وكان ملك هولندا الدوق الأكبر للوكسمبرج، ولكن لوكسمبرج كانت تتمتع إلى حد كبير بحكم ذاتي، وفي عام 1890م اعتلت فيلهلمينا عرش هولندا، وعندما انفصلت لوكسمبرج عن هولندا، اختارت حاكمها، لأن قوانين الدوقية لم تكن تسمح لامرأة بأن تتولى مقاليد الحكم.
في عام 1912م، تغيرت القوانين، بحيث سمحت لماري أديليد من أسرة ناساو أن تصبح الدوقة الكبرى وخلفتها في الحكم أختها شارلوت، لتصبح الدوقة الكبرى في عام 1919م. وفي عام 1964م تنازلت شارلوت عن العرش، لابنها الأمير جان ليصبح الدوق الأكبر.
قامت ألمانيا باحتلال لوكسمبرج خلال فترات في الحرب العالمية الثانية (1939م - 1945م) ، وفي شتاء عامي 1944م و1945م حدثت بعض وقائع معركة البولج في شمالي لوكسمبرج، وفي عام 1945م صارت لوكسمبرج عضوًا في الأمم المتحدة، وفي عام 1948م انضمت لوكسمبرج إلى الوحدة الاقتصادية المسماة فينيلوكس، وفي عام 1949م أصبحت عضوًا في معاهدة حلف شمال الأطلسي، وفي الخمسينيات انضمت إلى خمس دول أخرى لتكوين السوق الأوروبية للفحم الحجري والصلب. والسوق الأوروبية المشتركة والهيئة الأوروبية للطاقة الذرية تمثلان قاعدة المجموعة الأوروبية. وفي عام 1993م، كونت لوكسمبرج وغيرها من دول المجموعة الأوروبية الاتحاد الأوروبي الذي يسعى إلى توطيد العلاقات السياسية والاقتصادية بين أعضائه.
تؤدي لوكسمبرج حاليا دورًا مهمًا في الشؤون الأوروبية، وتُستخدم مدينة لوكسمبرج مقرًا للعديد من وكالات وهيئات الاتحاد الأوروبي منها: محكمة العدل الأوروبية والهيئة الإدارية (الأمانة العامة) للبرلمان الأوروبي.