El ducat fou integrat als Països Baixos borgonyons fins al 1549 quan va passar al govern dels Països Baixos dels Àustries. El 1581 el govern es va dir Països Baixos Meridionals al separar-se la part septentrional. El 1718 Luxemburg va quedar dins els Països Baixos Austríacs. Del 1795 al 1815 fou part del departament de Forêts (Boscos) de la revolució i l'imperi; de 1815 a 1890 Luxemburg fou una possessió personal del Rei dels Països Baixos; el rei Guillem III dels Països Baixos va morir sense descendència masculina viva i el va succeir la seva filla Guillemina dels Països Baixos que no podia optar a la successió a Luxemburg on regia la llei sàlica, i el ducat va passar a Adolf de la família dels antics ducs de Nassau que foren grans ducs de Luxemburg. La llei sàlica fou suprimida a l'inici del segle xx.
Al segle xvi el rei de França va reconèixer el títol de duc de Luxemburg a una branca familiar, però sense que comportés cap possessió territorial; aquestos foren els ducs de Piney-Luxembourg.
Ducs de Luxemburg
1353 - 1383: Wenceslau Ier (1337 † 1383), germà, fill de Joan el Cec i de Beatriu de Borbó. Duc de Brabant i Limburg per matrimoni, el 1364 va comprar el comtat de Chiny.
casat el 1352 amb Joana de Brabant (1322 † 1406), filla de Joan III, duc de Brabant i de Limburg, i de Maria d'Évreux.
casat en primeres noces el 1370 amb Joana de Baviera (1356 † 1386),
casat en segones noces el 1389 amb Sofia de Baviera-Munich (1376 † 1425).
A partir de Wenceslau II, els ducs de Luxemburg van concedir el ducat en penyora a alguns prínceps a canvi d'una quantitat de diners que quan retornaven els permetia recuperar el ducat. Com que no van poder tornar les quantitats, el ducat va acabar passant als seus posseïdors efectius.
1457 - 1459: Anna de Habsburg, germana, casada amb Guillem II de Saxònia, landgravi de Turíngia. No podent fer valdre els seus drets sobre Luxemburg els va cedir al rei de França, descendent de Bona de Luxemburg.
1461: Lluís XI, rei de França, fill. Va cedir els seus drets a Luxemburg a Felip el Bo de Borgonya en agraïment a l'ajuda que aquest li havia donat quan era delfí.
1388 - 1402: Jobst de Moràvia, nebot de Carles IV, marcgravi de Moràvia i de Brandenburg, que va cedir els seus drets a Lluís d'Orleans, a canvi d'una renda vitalícia
.svg)
