El territorio de Luxemburgo está constituido principalmente por las cuencas superiores de los ríos Sûre (Sauer) y Alzette. El ducado se divide en dos regiones distintas. El tercio septentrional, llamado el Oesling (Ösling), forma parte de las Ardenas y se caracteriza por ser una meseta arbolada cortada por profundos valles y por tener una población relativamente dispersa. Aquí se encuentra la mayor elevación de Luxemburgo, el Buurgplaatz (559 m). Los dos tercios meridionales del país son una meseta baja y ondulada, el Bon Pays (o Gutland, que significa literalmente tierra buena), están muy poblados e industrializados, especialmente a lo largo del valle del río Alzette y el área suroccidental limítrofe con Francia, que constituye el centro de la industria del acero. El Bon Pays posee los mejores suelos de Luxemburgo, por lo que también es la principal región agrícola.Luxemburgo goza de un clima templado con inviernos suaves. La temperatura media anual es de 10 °C, mientras que la precipitación media anual es de aproximadamente 815 mm; el norte es ligeramente más frío y más húmedo que el sur.
Luxemburgo es un país pequeño y fuertemente industrializado. Pese a lo reducido de su tamaño y población, consume grandes cantidades de electricidad, petróleo y carbón: el país figura entre los de mayor consumo per cápita de esas materias primas en el mundo. Ocupa rangos igualmente elevados en la generación de residuos y en la emisión de dióxido de carbono y de otras sustancias químicas dañinas. Todo ello contribuye a la mala calidad del aire y a la polución que caracteriza el corazón industrial de Europa. La lluvia ácida, extremadamente agria, cae sobre Luxemburgo y provoca defoliación. Las zonas urbanas del país sufren polución de aire y agua. El gobierno ha declarado protegido el 13,9% (1996) de la superficie total del país y ha ratificado acuerdos medioambientales internacionales relativos a polución del aire, biodiversidad, cambio climático, desertización, especies en peligro de extinción, vertidos peligrosos, vertidos en el mar, prohibición de ensayos nucleares, protección de la capa de ozono, contaminación naval y maderas tropicales.
Luxemburgo ha sido un histórico cruce de caminos en Europa, por lo que la población nativa de Luxemburgo proviene de una mezcla de los pueblos celta, latino (romano) y germano (franco). Los luxemburgueses han desarrollado, a partir de su rica herencia cultural, una peculiar conciencia nacional. El país tiene uno de los índices de crecimiento demográfico más bajos de Europa (1,19%), lo que ha provocado una carencia crónica de mano de obra, compensada por la presencia de un nutrido grupo de inmigrantes. Al menos un tercio de la población residente en la actualidad es extranjera y procede en su mayoría del sur de Europa. Además, muchos alemanes, belgas y franceses se trasladan diariamente a Luxemburgo, lo que hace que la mano de obra extranjera total ascienda al 50 por ciento.
El ducado tiene una población total (según estimaciones para 2008) de 486.006 habitantes, lo que supone una densidad de población de 188 hab/km². La esperanza de vida es de 76 años para los hombres y 83 años para las mujeres. Su capital y principal ciudad es Luxemburgo (también llamada Luxembourg, Luxemburg o Lezebuurg), con una población en 2007 de 83.800 habitantes. Otras ciudades importantes, localizadas en el área de producción del acero y del hierro, son Esch-sur-Alzette (27.900 habitantes), Differdange (18.900 habitantes), Dudelange (17.500 habitantes) y Sanem (11.534 habitantes).
Más del 95% de los habitantes de Luxemburgo son católicos. El idioma nacional, que además es uno de los tres idiomas oficiales, es el luxemburgués (letzeburgesch), un dialecto del alemán. Los otros dos idiomas oficiales son el alemán y el francés, que se utilizan en las publicaciones oficiales y en las escuelas; los tribunales usan principalmente el francés, mientras que la prensa se publica en alemán.
La educación es obligatoria para todos los niños entre los 6 y los 15 años y la tasa de alfabetización se estima en el 100%. La Universidad de Luxemburgo (1969) se encuentra en su capital y el país cuenta, además, con varias escuelas de música y tecnología.
Luxemburgo es uno de los países más industrializados del mundo y es el segundo país con mayores ingresos, después de Suiza. Se estima que en 2006 el producto interior bruto (PIB) fue de 41.469 millones de dólares, lo que equivale a 89.778,80 dólares per cápita. El presupuesto nacional de 2006 constaba de unos ingresos por valor de 15.716 millones de dólares y unos gastos de 14.755 millones.
Originariamente, el desarrollo de Luxemburgo se basó en la industria del acero y del hierro, que se desarrolló después de la década de 1880 alimentada por los ricos depósitos de mineral de hierro en el suroeste del país. En la actualidad, todavía es importante y supone el 30% de la producción industrial total, pero no constituye el sector económico dominante. Desde la década de 1970, cuando los precios mundiales del acero bajaron repentinamente y los depósitos nacionales de mineral de hierro se habían agotado, el crecimiento económico de Luxemburgo tuvo que depender de otras industrias, como las químicas, textiles, plásticas y las de tratamiento de alimentos, y del sector de servicios bancarios y financieros. Sus leyes escasamente fiscalizadoras y que garantizan el secreto bancario han permitido que Luxemburgo se convirtiera en uno de los principales centros financieros internacionales. En la década de 1990, el ducado era la sede de más de 187 bancos y de al menos 10.000 compañías. El sector servicios, dentro del cual se incluye la actividad financiera, aporta más de dos tercios del producto interior bruto (PIB), y es responsable del excedente total de la balanza de pagos. La agricultura y la ganadería (así como sus productos derivados) aportan escasamente el 0,4% del PIB. Sus principales cultivos son el trigo y la cebada y la producción del vino es una importante actividad en el valle del río Mosela, que forma la frontera sureste de Luxemburgo con Alemania.
Luxemburgo realiza la mayor parte de las transacciones comerciales con Bélgica, Alemania y Francia, lo que supone, aproximadamente, el 60% de sus exportaciones y, al menos, el 80% de sus importaciones. La economía a pequeña escala de Luxemburgo, y su dependencia de la importación de materias primas, entre ellas el gas natural (1.191,01 millones de m³ en 2002) y el carbón (106.000 toneladas), han contribuido al apoyo del país a la integración económica europea. En 1921 Luxemburgo inició su unión económica con Bélgica; hasta 1990 los dos países llevaron a cabo un tipo de cambio doble. En 1948 estableció una unión aduanera con Bélgica y los Países Bajos, que fue ampliada en 1958 con un acuerdo de integración económica completa. En 1960 la Unión Aduanera del Benelux (actual Unión Económica del Benelux) entró en vigor, estableciéndose así el libre movimiento de mano de obra, capital y servicios entre los tres Estados. Luxemburgo es también miembro fundador de la Comunidad Económica Europea (actual Unión Europea) y en la década de 1980 ayudó a negociar el Tratado de la Unión Europea (Tratado de Maastricht), acuerdo para la integración plena; fue el primer Estado miembro que reunió los requerimientos económicos, financieros y legales para esta unión.
La unidad monetaria es el euro (el 2 de enero de 2002, un euro se cambió a 0.9038 dólares estadounidenses). Desde el 1 de enero de 1999, el euro se vinculó al valor del franco luxemburgués, con un cambio fijo de 40,3399 francos por euro.
Luxemburgo tiene aproximadamente 275 km de vías férreas y 5.227 km de carreteras. Se estima que el país contaba con 535 teléfonos por cada mil habitantes, y se utilizaban 171.500 receptores de radio y 260.000 aparatos de televisión en 2000. Se editan 6 periódicos diarios, con una tirada de 135.000 ejemplares; el Luxemberger Wort/La Voix du Luxembourg es el más importante en cuanto a número de ejemplares. La radiodifusión está dominada por la RTL-CLT Multi Media (antigua Radio-Télé Luxembourg), de carácter privado y uno de los grupos de comunicación mayores de Europa, que emite su programación a todo el continente gracias a sus 12 estaciones de radio y a sus 6 canales de televisión.
El Gran Ducado de Luxemburgo es una monarquía constitucional hereditaria. Su Constitución, promulgada en 1868 y posteriormente enmendada (especialmente en 1919), estipula un gobierno democrático con una Cámara de los Diputados unicameral que ejerce el poder legislativo, compuesta por 60 miembros elegidos al menos cada cinco años por representación proporcional y sufragio universal; la edad mínima de voto es de 18 años. El soberano (el gran duque o gran duquesa) tiene el derecho constitucional de elegir el gobierno, que consta de un primer ministro (que encabeza el gobierno) y al menos, otros tres ministros. El Consejo de Estado, cuyos miembros son elegidos con carácter vitalicio por el soberano, actúa en calidad de asesor. Los tres partidos políticos mayoritarios son el Partido Cristiano Social, el Partido Obrero Socialista de Luxemburgo y el Partido Democrático o Liberal.
En cuanto a su gobierno local, Luxemburgo está dividido en 3 distritos que agrupan a 12 cantones, a su vez subdivididos en comunas o ayuntamientos.
Luxemburgo, que pertenece a la Organización del Tratado del Atlántico Norte (OTAN), mantiene un pequeño ejército voluntario que cuenta con 900 miembros. En 1997 los gastos de defensa suponían el 2% del gasto público.
Bajo el dominio romano, el territorio del actual Luxemburgo quedó incorporado a la provincia de Bélgica Prima; después pasó a formar parte del reino franco de Austrasia y del Imperio Carolingio. En una de las partes en que éste último fue dividido a la muerte de Carlomagno, Lotaringia, surgió en el año 963 el condado. En 1060 éste, tras ser propiedad de distintas milicias, pasó a ser gobernado por Conrado, fundador de la Casa de Luxemburgo, a la cual pertenecieron cuatro emperadores del Sacro Imperio Romano Germánico del siglo XIV y de principios del siglo XV antes de que fuera dominado en 1437 por la Casa de Habsburgo. Durante los cuatro siglos siguientes, España y Austria alternaron en la posesión de soberanía sobre el condado.Al finalizar las Guerras Napoleónicas en 1815, el Congreso de Viena convirtió a Luxemburgo en gran ducado bajo el gobierno de Guillermo I, rey de los Países Bajos. El Gran Ducado apoyó la revolución belga contra Guillermo I en 1830; en 1831 Bélgica se independizó y le fue cedida la mitad occidental de Luxemburgo. Guillermo I retuvo unido a los Países Bajos el resto del Gran Ducado, situación que finalmente aceptó en 1839. Desde este último año hasta 1867, los Países Bajos administraron de forma autónoma Luxemburgo. En 1842 se convirtió en miembro de la unión aduanera germánica (Zollverein) y comenzó su proceso de industrialización. En 1856 el rey de los Países Bajos, Guillermo III, introdujo una Constitución liberal y en 1867, después de la tentativa francesa de adquirir Luxemburgo, lo que provocó una crisis peligrosa en las relaciones franco-prusianas, Luxemburgo pasó a ser un territorio neutral bajo garantía de las grandes potencias, iniciando su camino hacia la independencia. Con la muerte de Guillermo III en 1890 la corona del Gran Ducado pasó a manos de Adolfo de Nassau; en 1912 se revocó la Ley Sálica franca, en previsión de una sucesión femenina, y Maria Adelaida de Nassau se convirtió en la primera gran duquesa.
En 1914 el Ejército alemán violó la neutralidad de Luxemburgo, cuando ocupó el país durante la I Guerra Mundial. El Gran Ducado ingresó en 1920 en la Sociedad de Naciones.
Durante la II Guerra Mundial, Alemania invadió nuevamente Luxemburgo el 10 de mayo de 1940. Con posterioridad, la gran duquesa Carlota estableció su gobierno en el exilio en Londres. El Ejército aliado liberó Luxemburgo en septiembre de 1944 y se restableció el control civil. Fue uno de los miembros fundadores de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) el 26 de junio de 1945. En 1948 estableció la unión aduanera del Benelux con Bélgica y los Países Bajos; en el mismo año Luxemburgo revocó su tradicional estatuto de neutralidad. Se unió a la Organización del Tratado del Atlántico Norte (OTAN) en 1949. Durante la década de 1950 Luxemburgo fomentó la integración europea, y se convirtió en miembro fundador de la Comunidad Europea del Carbón y del Acero (CECA), de la Comunidad Económica Europea (CEE) y de la Comisión Europea de la Energía Atómica (Euratom). A principios de 1957, Francia, República Federal de Alemania (en la actualidad parte de la reunificada Alemania) y Luxemburgo fundaron una compañía internacional para canalizar el río Mosela. El 4 de mayo de 1961, la gran duquesa Carlota tomó juramento a su hijo, el príncipe heredero Juan. La duquesa abdicó el 12 de noviembre de 1964; inmediatamente después, Juan I se convirtió en gran duque de Luxemburgo.
La política interior luxemburguesa posterior a 1945 se caracterizó por consensos, coaliciones y largos mandatos. Pierre Werner fue primer ministro desde 1959 hasta 1974, liderando gobiernos de coalición encabezados por su propio grupo político, el Partido Cristiano Social. En las elecciones generales de mayo de 1974 perdió su dominio político por primera vez desde 1919. El poder pasó a una coalición integrada por el Partido Democrático y el Partido Obrero Socialista de Luxemburgo, con Gaston Thorn como primer ministro. Werner y el Partido Cristiano Social recuperaron su dominio tradicional en 1979, al formar coalición con el Partido Democrático. Una prolongada recesión económica les obligó a introducir una política de austeridad económica. Después de las elecciones de 1984, Werner se retiró y Jacques Santer, como nuevo líder cristianosocial le sucedió en el poder. La reacción popular en contra de la recesión y las medidas de austeridad permitió que los socialistas ganaran por una diferencia considerable en las elecciones de 1984. Una coalición entre el Partido Cristiano Social y el Partido Obrero Socialista, encabezada por Santer, asumió el poder y lo mantuvo, aunque por una escasa mayoría. El 15 de julio de 1994, Jacques Santer fue elegido para la presidencia de la Comisión Europea, por lo que fue sustituido como primer ministro por el también cristianosocial Jean-Claude Juncker, el cual tomó posesión del cargo el 20 de enero de 1995. Juncker fue reelegido primer ministro tras las elecciones de 1999 y 2004.
La Cámara de Diputados de Luxemburgo ratificó el Tratado de Maastricht en julio de 1992. La Constitución de Luxemburgo requeriría algún cambio para adaptarse a las cláusulas del tratado referentes a los derechos electorales de los extranjeros y a la unión monetaria.
El gran duque Juan I designó regente a su heredero, el príncipe Enrique, en marzo de 1998, y abdicó en él en octubre de 2000.
En un referéndum celebrado en julio de 2005, los luxemburgueses dieron su aprobación al texto de la que podría ser Constitución europea.